УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ГРАДИЕНТА СКОРОСТИ ВОЗДУШНОГО ПОТОКА
DEVICE FOR FORMING THE AIR FLOW VELOCITY GRADIENT

Изобретение относится к области аэродинамических испытаний и предназначено для использования в аэродинамических трубах для формирования градиента скорости воздушного потока.
Известен аналог, предназначенный для моделирования приземного пограничного слоя в аэродинамических трубах, патент CN 101957255 A от 30.09.2010 г., в котором для формирования заданных характеристик воздушного потока используются вертикально стоящие заграждения, к которым прикреплены выдвигающиеся в стороны треугольные элементы. Недостатком такого решения является сложность конструкции, обеспечивающей выдвижение, и сравнительно небольшой диапазон изменения геометрической формы вертикальных заграждений за счет выдвижных треугольных элементов.
Также известен аналог JP 200266635 A от 29.09.2000 г., в котором для формирования заданных характеристик воздушного потока используются вертикально стоящие заграждения, к которым прикреплены выдвигающиеся в стороны пилообразные элементы. Данный аналог предполагает использование различные формы пилообразного профиля заграждений, а также возможность применения заграждений с отверстиями различной формы. Недостатком такого решения является сложность конструкции, обеспечивающей выдвижение, и сравнительно небольшой диапазон изменения геометрической формы вертикальных заграждений за счет выдвижных пилообразных элементов, а также небольшой диапазон использования заграждений с отверстиями.
Также известен аналог JPH 11352009 от 24.12.1999 г., в котором для формирования заданных характеристик воздушного потока используются вертикально стоящие треугольные заграждения, установленные на подвижное основание, позволяющее изменять взаимное положение заграждений. Недостатком такого решения является сложность конструкции, обеспечивающей передвижение треугольных заграждений, и наличие свободного подпольного пространства для размещения привода подвижных элементов.
В качестве прототипа был выбран патента JPH 08261868 от 11.10.1996 г. «Генератор турбулентности пограничного слоя», который позволяет моделировать профиль скорости приземного слоя атмосферы в аэродинамических трубах. Устройство представляет собой набор треугольных пластин, каждая из которых состоит из верхних и нижних частей, способных двигаться независимо друг от друга. Набор треугольных пластин устанавливается в рабочей части аэродинамической трубы на пути воздушного потока, тем самым меняя его структуру. В зависимости от расположения треугольных пластин, а также их подвижных частей, формируется поток воздуха с профилем скорости у поверхности, повторяющим аналогичный в приземных частях атмосферы. Также в конструкции предусматривается механический привод, обеспечивающий поворот подвижных частей пластин.
Недостатками такой схемы являются ограниченный диапазон изменения моделируемых параметров воздушного потока и сложность конструкции привода поворота подвижных элементов.
Задачей предлагаемого устройства является увеличение диапазона изменения моделируемых параметров воздушного потока, повышение функциональных возможностей, а также упрощение конструкции подвижных частей.
Поставленная задача решается за счет того, что устройство для формирования градиента скорости воздушного потока содержит турбулизаторы потока. Турбулизаторы потока состоят из парных элементов, имеющих форму прямоугольных треугольников, установленных рядом друг с другом на параллелограммном механизме таким образом, что их длинные катеты ориентированы перпендикулярно плоскости параллелограммного механизма, а парные элементы шарнирно связаны друг с другом и размещены над узлом параллелограммного механизма, а короткие катеты лежат на элементах параллелограммного механизма, примыкающего к этому узлу.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 приведена конструктивная схема составных частей устройства; на фиг. 2 - схема установки устройства в рабочей части аэродинамической трубы; на фиг. 3 - общий вид устройства при удлинении параллелограммного механизма; на фиг. 4 - вид поперечного сечения устройства при удлинении параллелограммного механизма; на фиг. 5 - общий вид устройства при укорачивании параллелограммного механизма; на фиг. 6 - вид поперечного сечения устройства при укорачивании параллелограммного механизма.
Устройство состоит из параллелограммного механизма (1) и закрепленного на нем ряда парных элементов (фиг. 1). Каждый парный элемент состоит из двух прямоугольных треугольников (2 и 3), соединенных между собой длинными катетами с помощью шарнира (4). Эти катеты ориентированы перпендикулярно плоскости параллелограммного механизма и установлены над его узлом (5). Короткие катеты треугольников располагаются вдоль элементов параллелограммного механизма и неподвижно закреплены на них.
Устройство для формирования градиента скорости воздушного потока работает следующим образом.
Устройство размещается в рабочей части аэродинамической трубы на пути воздушного потока (фиг. 2). В процессе натекания воздушного потока на турбулизаторы возникают завихрения, формирующие определенный профиль скорости. В процессе удлинения параллелограммного механизма (фиг. 3) его направляющие, формирующие внешний узел, заставляют перемещаться закрепленные на них короткие катеты прямоугольных треугольников, тем самым ориентируя треугольники поперек потока, что приводит к увеличению площади и интенсификации турбулентного течения за ним (фиг. 4). Вместе с этим увеличивается расстояние между турбулизаторами потока. В случае укорочения параллелограммного механизма (фиг. 5) расстояние между турбулизаторами потока уменьшается (фиг. 6).
Данное техническое решение позволяет существенно упростить конструкцию раздвижных турбулизаторов воздушного потока. Применяя прямоугольные треугольники с различным соотношением катетов и устанавливая турбулизаторы на параллелограммный механизм с различным интервалом по ширине, можно, удлиняя или укорачивая параллелограммный механизм, варьировать изменение градиента скорости получаемого потока.