 |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 |
 |
 |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Экспериментальная установка «Сферический слой» Установка предназначена для моделирования течений в сферическом слое. Сферический слой нужной толщины создается зазором между внутренней и внешней сферами, зазор заполняется рабочей жидкостью. Сферы выполнены из органического стекла, являются оптически прозрачными, подвешены в своей верхней части на двух независимых соосных вертикальных валах. Геометрические оси валов совпадают в пределах ± 0.01мм. Валы приводятся в движение двумя независимыми двигателями. Радиальное биение внутренней сферы при ее вращении на валу не превышает ±0.03мм. Поверхности сфер, соприкасающиеся с рабочей жидкостью, отполированы. В качестве рабочей жидкости в эксперименте используется оптически прозрачный раствор силиконовых масел ПМС-200 и ПМС-20 с добавлением небольшого количества алюминиевой пудры (менее 0.002% по объему) для обеспечения визуализации течения. Для измерения температуры рабочей жидкости используется датчик, установленный в экваториальной плоскости внешней сферы и контактирующий с жидкостью на внешней границе слоя.
Диаметр внешней сферы является неизменным — 300.16 ± 0.07 мм, а внутренние сферы сменные, с разными диаметрами, обеспечивающими возможность реализации относительной толщины слоя δ в диапазоне от 0.1096 до 1.33. Точная геометрия сферического слоя достигается совмещением геометрических центров внутренней и внешней сфер. Это совмещение обеспечивается возможностью изменения положения внутренней сферы относительно внешней сферы вдоль оси вращения. Величина смещения центров сфер относительно друг друга измеряется, с погрешностью не более ±0.01мм, оптическим методом с использованием катетометра КМ-6. Внешняя сфера находится внутри прозрачной емкости кубической формы, наполненной таким же, как и в сферическом слое, силиконовым маслом. Заданные граничные условия в эксперименте обеспечиваются системой термостатирования рабочей жидкости в сферическом слое и системой управления вращением сфер. Система термостатирования предназначена для исключения образования разности температур между внутренней и внешней сферами, и сохранения постоянного во времени значения температуры. Она позволяет обеспечить изменение температуры рабочей жидкости в слое в диапазоне не более ±0.020С с соответствующим сохранением постоянного значения вязкости рабочей жидкости в пределах ±0.04%. Система управления вращением сфер необходима для устранения различий между заданным и фактическим значением угловой скорости вращения. Измерение скорости в системе управления основано на измерении частоты вращения валов электродвигателей постоянного тока, от которых вращение через систему редукторов передается на валы сфер. При этом используются установленные на валах двигателей фотоэлектрические датчики частоты вращения. Система управления включает в себя, кроме обычного персонального компьютера (PC), отдельный цифровой сигнальный процессор (DSP) и программируемый контроллер для управления шиной обмена данными между центральным процессором PC и DSP. Определение мгновенных значений угловой скорости, времени и фазы, а также вычисление по этим данным величины управляющего сигнала производится DSP, а изменение скорости и ускорения сферических границ проводится в режиме реального времени с удаленного от установки PC. Система управления позволяет сохранять заданные величины скорости и ускорения с погрешностью не более 0.2%. |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Последнее обновление: апрель 2023 г. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
