Способ определения параметров газового потока

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ГАЗОВОГО ПОТОКА, заключающийся в том, что в нем создают объемное сверхзвуковое возмущение, измеряют скорость распространения этого возмущения и по ней определяют параметры газового потока, отличающ и и с я тем, что, с целью расширения области применения путем увеличе1Ния числа измеряемых параметров , дополнительно одновременно с основным создают не манере двух объемных сверхзвуковых воз;мущений в исследуемой области газового потока,определяют скорость распространения, интенсивность этих возмущений, с учетом которых определяют параметры газового потока.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

tWHOIW

РЕСПУБЛИН эав Q Of N 29/02

ОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬП ИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗ (21) 331 l,848/25-28 (22) l 8. 06. 81. (46) 07.08.83. Бюл. Н 29 (72) П.И.Ковалев и Н.П.Менде (71 ) Ордена Ленина физико-технический институт им.А.Ф,Иоффе (53) 620.179(088.8) (56) 1. Лойцянский Л. Г, Механика жидкостей и газа, М., "Наука", 1970. с,287.

2-. Физические измерения в газовой динамике и при горении. ИЛ, 3957, с.>35-139 (прототип). (54) (57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ГАЗОВОГО ПОТОКА, заключающийся

SU„„1033954 А в том, что в нем создают объемное сверхзвуковое возмущение, измеряют скорость распространения этого возмущения и по ней определяют параметры газового потока, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расаирения области применения путем уве личения числа измеряемых пара" метров, дополнительно одновременно с основным создают не менее двух объемных сверхзвуковых возмущений .в исследуемой области газового потока, определяют скорость распространения, интенсивность этих возмущений, с учетом которых определяют параметры газового потока.

O е л ф, И, ", И@- скорости их распространения и числа Иаха (интенсивность ) соответственно; V - вектор скорости движения газа; U и Ч - соответственно составляющие вектора скорости газа, определенные в направлении распространения возмущений I и Я соответственно; p - -угол между направлением распространения

1-ro и jl"ão фронтов возмущений, I-й и Й-й фронты параллельны.

Известно, что параметры сверхзвукового возмущения, распространяющегося по газу, зависят не только от источника, возбуждающего это возмущение, а также от состояния и свойств газовой среды, по которой это возмущение распространяется. Одного возмущения достаточно для определения скорости потока и скорости звука в потоке. Но при этом îí долже быть однородным, стационарным и направление его движения должно быть известно заранее. Введение в поток дополнительно еще двух возмущений позволяет снять указанные ограничения и увеличить число измеряемых параметров.

Введение в поток одновременно нескольких возмущений, определение их скорости распространения и интенсивности позволяет увеличить число измеряемых параметров. Возможность увели-! чения числа измеряемых параметров обьясняется тем, что при введении в поток дополнительно двух возмущений появляется дополнительная информация о распространении в исследуемом потоке возмущений другой интенсивности и другого направления, что позволяет составить систему уравнений для определения искомых параметров. Ниже приведена система уравнений, позволяющая определить скорость газа - Ч, направление движения газа-a(ско,рость звука в газе - а

1 103395" 2

Изобретение относится к контроль- но-измерительной технике и может быть использовано для определения параметров газового потока.

Известен способ, используемый в аэродинамических сверхзвуковых трубах, заключающийся в том, что, внося в поток малые возмущения при по- . мощи тонких игл или зондов, наблюдают линии возмущения и по углам на- 10 клона их к направлению невозмущенного потока определяют число Иаха в трубе (l ).

Недостатками известного способа является низкая информативность 15 (определяют только число Иаха ) и возможность применения его лишь для контроля параметров и сверхзвуковых потоков.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ определения параметров газового потока,. заключающийся в том, что в нем создают объемное сверхзвуковое возмущение, измеряют скорость рас" 25 пространения этого возмущения и по ней определяют параметры газового потока (2).

Недостатком данного способа явля ется узкая область применения из-за ограниченности числа одновременно измеряемых параметров и возможности применения лишь для изучения однородных потоков.

Цель изобретения - расширение

35 области применения путем увеличения числа измеряемых параметров.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу определения параметров газового потока, заключающемуся в том., что в нем создают объемное сверхзвуковое возмущение, измеряют скорость распространения этого возмущения и по ней определяют параметры газового потока, одновременно с основным создают не менее двух объемных сверхзвуковых возмущений в исследуемой области газового потока, определяют скорость распространения, интенсивность этих возмущений, с учетом которых определяют параметры газового потока.

На чертеже изображена область в газовом потоке, в. пределах которой параметры газовой среды считаются постоянными.

На чертеже схематически показаны сверхзвуковые возмущения I,É,Я

V= подошедшие к границе этой области;

10 33954

3 О. 51п р

Е о =

У+Ч сов р у+1 2 2

1+ М

Ч-+U

lit или, записывая иначе, 30

40

Составитель И.Ардашева

Редактбр A. Ворович Техред Ж. Кастелевич Корректор Г. Решетник

Заказ 5615/47 Тираж 873 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 для определения скорости распространения сверхзвуковых возмущейий 5 их фотографируют не менее двух раз в близкие, фиксируемые моменты времени.

Измеряя расстояние между одноименными возмущениями по фотографиям,полученным в различные моменты, и деля 10 его на .интервал между моментами фотографирования, определяют ско-. рость распространения введенных возмущений

Интенсивность фронтов сверхзвука- 15 вых возмущений определяется íà осНо вании интерференционных измерений.

Расшифровка интерферограмм позволяет определить плотность газа до и за фронтом сверхзвукового возмущения 20 р„ и у соответственно. Интенсивность ойределяется по формуле, известной из газовой динамики, где ф - отношение удельных теплоемкостей, в дальнейшем отношение плотностей до и за фронтом обозначается через . с индексом соответствующего волнового фронта.

В газовой динамике встречаются случаи, когда отношение удельных теплоемкостей Э неизвестно. Предлагаемый способ позволяет измерить эту величину одновременно с уже упомянутым параметрами. Для этого в поток следует ввести дополнительно еще одно четвертое возмущение (распространяющееся, например, навстречу третьему, а в систему уравнений (1 следует внести некоторые изменения.

Эти изменения заключаются в том, что в левых частях первых трех уравнений число М заменяется правой частью формулы (2 ); кроме этого, система дополняется еще одним уравнением связывающим параметры на фронте четвертого возмущения. Измененная-система уравнений выглядит так,:

ЧЗ1п р оС=

U+ leos ь

Решая систему уравнений, можно определить параметры газового потока с ошибками, не превышающими Зь.

Предлагаемый способ позволяет расширить область применения путем увеличения числа информативных параметров и снижения требований к исследуемому потоку.