Электродиффузионный спектральный метод диагностики турбулентных гидродинамических потоков

• Автор: Слепов, Михаил Юрьевич
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 133 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА I МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ПОТОКОВ
1.1. Обзор наиболее распространенных методов измерения поверхностного трения в гидродинамических потоках
1.2. Амплитудный электродиффузионный метод измерения поверхностного трения
1.3. Время-пролетные электродиффузионные методы измерения поверхностного трения
1.3.1. Время-импульсный и частотный методы
1.3.2. Корреляционный метод
1.3.3. Электродиффузионный спектральный метод
1.4. Выводы и постановка задачи
ГЛАВА II ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СПЕКТРАЛЬНОГО ЭЛЕКТРОДИФФУЗИОННОГО МЕТОДА ИЗМЕРЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНОГО ТРЕНИЯ
2.1. Обоснование возможности измерения поверхностного трения спектральным электродиффузионным методом
2.1.1. Упрощенная модель участка гидродинамического канала с
турбулентным течением
2.1.2 Модель участка реального гидродинамического канала
2.2. Алгоритмы определения времени задержки по спектральным плотностям сигналов электродов
2.3. Выводы
ГЛАВА III ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СПЕКТРАЛЬНОГО ЭЛЕКТРОДИФФУЗИОННОГО МЕТОДА
3.1. Экспериментальная установка
3.2. Методика измерений и обработки информации
3.3. Анализ результатов экспериментов
3.4. Выводы
ГЛАВА IV РЕАЛИЗАЦИЯ ЭЛЕКТРОДИФФУЗИОННОГО СПЕКТРАЛЬНОГО МЕТОДА ИЗМЕРЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНОГО ТРЕНИЯ
4.1 Общее описание алгоритма измерения поверхностного трения
4.2. Алгоритм расчета взаимной спектральной плотности и оценки времени задержки
4.3. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ
Аппроксимация спектральных плотностей диффузионных токов электродов и
частотной характеристики участка гидродинамического канала
ПРИЛОЖЕНИЕ II
Аппаратура для экспериментального исследования спектрального метода 103 ПРИЛОЖЕНИЕ III
Тексты основных модулей программы, реализующей алгоритм измерения поверхностного трения электродиффузионным спектральным методом
ВВЕДЕНИЕ
Измерение и контроль параметров текущих сред и обтекаемых поверхностей имеют большое значение во всех видах научного и технического эксперимента в гидродинамике, теплофизике, океанологии, играют важную роль в информационном обеспечении химико-технологических и теплоэнергетических процессов современных производств.
Важным параметром гидродинамического потока является касательное напряжение вязкого трения на обтекаемой поверхности (далее - поверхностное трение), являющееся одной из составляющих сопротивления движению объекта в жидкости. Задача уменьшения этого сопротивления решается, в частности, путем изучения и моделирования движения морских животных, обладающих поразительной скоростью передвижения [65, 66]. В результате таких исследований создаются новые синтетические материалы, позволяющие существенно снизить сопротивление корпуса судна.
Для экспериментального определения поверхностного трения в настоящее время применяются разнообразные средства и методы, отличающиеся друг от друга различной степенью сложности, точностью определения и диапазоном измерения трения, областью применения и т.д.
Особое место среди них занимают электродиффузионные методы [5, 7-9, 51]. Основными достоинствами электродиффузионных преобразователей поверхностного трения традиционно считаются: высокая чувствительность к флуктуационным параметрам потока (до 0,01% от среднего значения), высокое пространственное (единицы микрон) и частотное (единицы кГц) разрешение. Возможность установки измерительных электродов электродиффузионного преобразователя на обтекаемой стенке заподлицо с ее поверхностью позволяет проводить измерения в непосредственной близости от стенки при отсутствии возмущений вносимых датчиком в поток [1,2].
Рис. 2.1.3. Вид спектров Сг0(щ), С+(а>) и С]_(а>) для упрощенной модели канала.
Рис. 2.1.4. Вид спектров |С712(/й>)|, С?Ке(щ) и С1т(щ) для упрощенной модели канала.