SU1789900A1

SU1789900A1 - Test pool

Info

Publication number: SU1789900A1
Application number: SU914927551A
Authority: SU
Inventors: Yurij V Pylnev; Yurij V Razumeenko; Mikhail Yu Shumaev
Original assignee: Yurij V Pylnev; Yurij V Razumeenko; Mikhail Yu Shumaev
Priority date: 1991-02-15
Filing date: 1991-02-15
Publication date: 1993-01-23

Description

Изобретение относится к техническим средствам экспериментальной гидромеханики стратифицированной жидкости, создающейся на основе солевых растворов и пресной воды. Оно существенно повышает стабильность двухслойной стратификации, экономит расход соли, сокращает время проведения опытов.The invention relates to technical means of experimental hydromechanics of a stratified fluid, created on the basis of saline solutions and fresh water. It significantly increases the stability of two-layer stratification, saves salt consumption, and reduces the time of experiments.

Известно устройство опытового бассейна со стратифицированной жидкостью на основе температурной стратификации. Оно позволяет достаточно качественно моделировать заданную стратификацию, но имеет ряд существенных недостатков: устройство имеет большую стоимость; на подготовку устройства требуется определенное время; устройство неэкономично (потребление электроэнергии) и создает неблагоприятные температурные и влажностные условия в помещении. Данный способ создания стратификации характерен непрерывной конвекцией между слоями.A device for a test basin with a stratified fluid based on temperature stratification is known. It allows you to sufficiently qualitatively simulate a given stratification, but has a number of significant drawbacks: the device has a high cost; device preparation takes a certain amount of time; the device is uneconomical (electricity consumption) and creates adverse temperature and humidity conditions in the room. This method of creating stratification is characterized by continuous convection between the layers.

Известно устройство опытового бассейна со стратифицированной жидкостью на основе несмешивающихся жидкостей. Оно позволяет очень качественно моделировать двухслойную стратификацию, но имеет ряд существенных недостатков: двенесмешивающиеся жидкости имеют либо большую стоимость, либо, как правило, одна из жидкостей ядовита, что делает опасным ее применение в больших объемах внутри закрытых помещений. Смена такой жидкости и ее выброс создает определенные проблемы, связанные с экологией.A device for a test basin with a stratified liquid based on immiscible liquids is known. It allows a very high-quality simulation of two-layer stratification, but has a number of significant drawbacks: bi-miscible liquids are either of great value, or, as a rule, one of the liquids is toxic, which makes it dangerous to use it in large volumes indoors. The change of such a liquid and its release creates certain environmental problems.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому являются стратифицированные бассейны, создаваемые наThe closest technical solution to the proposed are stratified pools created on

1789900 А1 основе растворов соли, сахара и т. д. и пресной воды. Такой бассейн прост в техническом исполнении, безопасен в обслуживании и обеспечивает надежную работу и электрическую и визуальную (в случае подкрашивания слоев) регистрацию параметров среды/ в том ч‘ис*лё~й“’внутренних волн. НедостаткЬм/т/ког'ооЪытового бассейна является то/ что’ в перио^^^кду проведениями опытов-’Р'р’о'йСХод'ит диффузия, вследствие которой граница раствора и пресной воды размывается и изменяет перепад плотности, что отрицательно сказывается на воспроизводстве результатов. Для восстановления качественной границы раздела приходится удалять верхний слой пресной воды и добавлять в раствор соль до необходимой солености, затем по специальной технологии залйвать пресную воду, что требует значительных затрат времени. Таким образом’расхдйуётся соль й удлиняется время проведения опытов.1789900 A1 based solutions of salt, sugar, etc. and fresh water. Such a pool is simple in technical design, safe to maintain, and ensures reliable operation and electrical and visual (in the case of tinting layers) registration of environmental parameters / including * le ~ ith “’ of internal waves. The disadvantage of the industrial pool is that during the period of the experiments, the diffusion results in diffusion, as a result of which the boundary of the solution and fresh water is blurred and changes the density drop, which negatively affects on reproducing the results. To restore the high-quality interface, it is necessary to remove the upper layer of fresh water and add salt to the solution to the required salinity, then use fresh special water to fill in fresh water, which requires a considerable investment of time. Thus, the salt dissolves and the time of the experiment is prolonged.

Цель изобретения - существенное повышение стабильности двухслойной стратификации, экономия соли и времени проведения серии экспериментов за счет механического разделения двух слоев жидкости (солевой раствор и пресная вода) специальной плёнкой во время, когда не проводятся опыты.The purpose of the invention is a significant increase in the stability of two-layer stratification, saving salt and time for a series of experiments due to the mechanical separation of two layers of liquid (saline solution and fresh water) with a special film at a time when experiments are not carried out.

Указанная цель достигается тем, что в период между проведением опытов два слоя жидкости разделяет пленк’а (прозрачная или непрозрачная), которая крепится на специальные направляющие, закрепленные на стенках бассейна, выполненные с возможностью установки на необходимом горизонте и оперативной установке и удалению разделительной пленки.This goal is achieved by the fact that between the experiments two layers of liquid are separated by a film (transparent or opaque), which is mounted on special guides mounted on the walls of the pool, made with the possibility of installation on the required horizon and operational installation and removal of the separation film.

Нафиг. 1 изображен стратифицированный бассейн; на фиг. 2 - конструкция соединения перетягивающего шнура и разделительной, пленки; на фиг. 3 - устройство, устраняющее влияние выступающих частей бассейна на движение стратифицированной жидкости. . .Haha. 1 shows a stratified basin; in FIG. 2 - construction of the connection of the pull cord and the separation film; in FIG. 3 - a device that eliminates the influence of the protruding parts of the pool on the movement of the stratified fluid. . .

Стратифицированный бассейн содержит емкость 1 с прозрачными стенками, в которую заливается нижний слой 2 соленой воды плотностью pi , верхний слой 3 пресной воды плотностью /91 и тонкий промежуточный слой (толщиной ~ 0,5-1 см), подкрашенной воды плотностью д_р =»0,5х x(/9i +/9г). Над промежуточным слоем располагается разделительная пленка 4, которая может двигаться в направляющих 5. Для передвижения пленки предусмотрены валики 6, барабаны 7 с рукоятками 8. Для возможности установки разделительной пленки 4 между слоями при изменении их толщин направляющие 5 могут устанавливаться на разной высоте неподвижных стоек 9 при помощи шпилечных соединений ΊΌ. 5 На фиг. 2 изображено устройство крепления пленки 4 к перетягивающему шнуру 11; Шнур выбирается диаметром 3 мм и свободно скользит в направляющих 5. которые имеют горизонтальную прорезь по всей Ю длине размером ~ 1,5 мм для прохода разделительной пленки. Два перетягивающих шнура 11 с обоих концов неподвижно крепятся к барабанам 7. Часть длины шнуров не перекрыта пленкой. I должна быть не 15 менее длины бассейна плюс высота бассейна, плюс длина на крепление к барабану. Такая конструкция обеспечивает установку пленки и ее удлинение посредством вращения барабанов 7.The stratified pool contains a container 1 with transparent walls, into which the lower layer 2 of salt water with a density pi, the upper layer 3 of fresh water with a density of / 91 and a thin intermediate layer (~ 0.5-1 cm thick), tinted water with a density of d _p = ”are poured 0.5x x (/ 9i + / 9g). Above the intermediate layer there is a separation film 4, which can move in the guides 5. To move the film, rollers 6, drums 7 with handles are provided 8. For the possibility of installing the separation film 4 between the layers when changing their thicknesses, the guides 5 can be installed at different heights of the stationary racks 9 using hairpin joints ΊΌ. 5 In FIG. 2 shows a device for attaching a film 4 to a pull cord 11; The cord is selected with a diameter of 3 mm and slides freely in the guides 5. which have a horizontal slot along the entire length of ~ 1.5 mm for the passage of the release film. Two pulling cords 11 at both ends are fixedly attached to the reels 7. Part of the length of the cords is not covered by a film. I must be at least 15 less than the length of the pool plus the height of the pool, plus the length for attaching to the drum. This design ensures the installation of the film and its extension by rotation of the drums 7.

На фиг. 3 изображено устройство, устраняющее влияние выступающих частей бассейна на движение стратифицированной жидкости. Оно состоит из верхних 12 и нижних 14 прозрачных пленок, которые од25 ним концом прикреплены к направляющим по всей длине, а с помощью цилиндрических отвесов43 и 15 натянуты в вертикальном направлении и закрывают все выступающие части (узлы монтажа стенок, 30 неподвижные стойки 9, направляющие 5).In FIG. 3 shows a device that eliminates the influence of the protruding parts of the pool on the movement of a stratified fluid. It consists of the upper 12 and lower 14 transparent films, which are attached at one end to the guides along the entire length, and with the help of cylindrical plumb lines 43 and 15 are stretched in the vertical direction and cover all protruding parts (wall mounting units, 30 fixed racks 9, guides 5 )

На цилиндрических отвесах 13 и 15 намотана часть пленки и установлены специальные зажимы. Такое устройство позволяет перекрывать выступающие части в случае измене35 ния высоты расположения направляющих 5 при изменении толщин слоев.A portion of the film is wound on cylindrical plumb lines 13 and 15 and special clips are installed. Such a device allows overlapping protruding parts in case of a change in the height of the arrangement of the guides 5 with a change in the thicknesses of the layers.

Стратифицированный бассейн работает следующим образом.A stratified pool works as follows.

В емкость 1 до необходимого уровня 40 заливается вода и с помощью соли или сахара достигается заданная плотность слоя 2. Сверху солевого (сахарного) раствора заливается тонким слоем подкрашенная жидкость имеющая плотность Др ~ 0,5 (д +д) тол45 щиной 0.5 - 1 см. На неподвижные стойкий над подкрашенным слоем воды крепятся направляющие 5. С помощью зажимов на цилиндрических отвесах 13 и 15 устанавливается необходимая длина пленок 12 и 14 50 соответственно. Цилиндрические отвесы 15 с пленкой 14 опускаются на дно, таким образом, чтобы пленки были натянуты вертикально вниз. Пленки 12 с помощью отвесов 13 устанавливаются вертикально вверх. По55 средством вращения одного из барабанов 7 за рукоятку 8 приходят в движение перетягивающие шнуры 11 по направляющим 5 и валикам б и устанавливается по всей длине бассейна разделительная пленка 4. На по верхность разделительной пленки заливается пресная вода. Непосредственно перед экспериментом, вращением одного из барабанов? разделительная пленка4 убирается, после чего стратифицированный бассейн 5 готов к работе. В нем устанавливаются модели, волнографы, другая необходимая аппаратура. По завершению экспериментов и удалению моделей и аппаратуры вновь устанавливается разделительная пленка на время между проведениями экспериментов. При необходимости изменить высоту слоя солевого (сахарного) раствора, удаляется верхний слой пресной воды, сматывается на барабан разделительная пленка, направляющие поднимаются или опускаются на необходимый уровень, готовится нижний слой жидкости. Затем таким же образом промежуточный и верхний слой.Water is poured into the tank 1 to the required level 40 and, with the help of salt or sugar, the specified density of layer 2 is reached. A tinted liquid with a density of D ~ 0.5 (d + d) 0.5–1 cm thick is filled with a thin layer on top of the salt (sugar) solution. Guides 5 are fastened to the motionless which are resistant above the tinted layer of water. Using the clamps on the cylindrical plumb lines 13 and 15, the required length of the films 12 and 14 50 is set, respectively. The cylindrical plumb lines 15 with the film 14 are lowered to the bottom so that the films are stretched vertically downward. Films 12 using plumb lines 13 are installed vertically up. By means of rotation of one of the reels 7, the pulling cords 11 along the guides 5 and the rollers b are driven by the handle 8 and a separation film 4 is installed along the entire length of the pool. Fresh water is poured onto the surface of the separation film. Just before the experiment, the rotation of one of the drums? the separation film 4 is removed, after which the stratified pool 5 is ready for operation. Models, waveographs, and other necessary equipment are installed in it. Upon completion of the experiments and the removal of models and equipment, a separation film is again installed for the time between the experiments. If necessary, change the height of the salt (sugar) solution layer, remove the upper layer of fresh water, wrap the separating film onto the drum, the guides rise or fall to the required level, and prepare the lower liquid layer. Then in the same way the intermediate and upper layer.

Описанное выше устройство стратифицированного бассейна позволяет повысить стабильность характеристик двухслойной среды, что позволяет использовать результаты опытов, сделанных в разное время. Этим повышается точность получаемых экспериментальных зависимостей, например от частоты и амплитуды внутренних волн. Кроме того предложенная конструкция позволяет экономить расход соли (сахара), так как в результате естественной диффузии, граница раздела размывается, соль переходит в верхний слой. Чтобы опять - сделать близкую к двухслойной стратификацию, приходится промежуточный слой уда15 лять, а потом доливать сверху пресную воду. При этом каждый раз теряется 7—10% первоначального количества соли (сахара). Особенно большая потеря соли происходит при длительном бездействии бассейна.The stratified basin device described above makes it possible to increase the stability of the characteristics of a two-layer medium, which makes it possible to use the results of experiments made at different times. This increases the accuracy of the obtained experimental dependences, for example, on the frequency and amplitude of internal waves. In addition, the proposed design allows to save the consumption of salt (sugar), since as a result of natural diffusion, the interface is eroded, the salt passes into the upper layer. To make stratification close to bilayer again, we have to remove the intermediate layer and then add fresh water from above. Moreover, each time 7-10% of the initial amount of salt (sugar) is lost. A particularly large loss of salt occurs with prolonged inactivity of the pool.

Claims

The claims 25

1. The pool, which includes a tank with a stratified fluid, a wave producer; waveguard and sensors for measuring the characteristics of internal waves, characterized in that, in order to expand operational capabilities, it is equipped with a device for separating the layers of liquid, including a sealed separation film, guides and a cable block mechanism, while the said separation film is installed in the guides with the possibility its movement in the horizontal plane by means of a cable block mechanism. and each said guide is mounted on fixed racks with 30 possibilities for its movement in height.

2. Pool pop. 1, characterized in that it is provided with upper and lower sealed films, each of which is installed around the perimeter of the side walls and is attached with its own edge to its corresponding guide.

n 1

Figure 1