автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.01, диссертация на тему:Разработка и исследование средств измерения малых скоростей потоков воды при гидродинамическом эксперименте

ордена трудового краскою знамени институт точной шашки й опши

На правах рукописи

КОНОНОВ АЛЕКСАНДР ЕВГЕНЬЕШ

Ш 532.57 : 681.121.8

РАЗРАБОТКА И ИСОЩОБАНМЕ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЯ МАЛЫХ СКОРОСТЕЙ ПОТОКОВ ВОДЫ ПВ1 шгодещчЕста ЗКСШММЕНТЕ

Специальность 05.11.01 - Приборы п метода измерения

механических величин

АВТОРЕФЕРАТ .дасрерташш на соискание учёной сгеленг кандидата технических наук

Ленинград 1990 г.

. Работа выполнена в Лешнградскс.м ордена Трудового Красного Знамени институте точной дахашпт и оптика я ЦНИИ од. явад. Л.Н.Ярняова

Научный руководитель: доктор техничессгх наук,

профессор Б.А.Арефьев

Официальные оппонента :доктор техшгеесгЕх наук,

профессор Д.Ф.Твртаковсюй

. кандидат технических наук, с.т.е. А.Й.Пспоэ

'Ведущая организация: указана в решении специализированного Совета.

Защита' состоится: 920 « 1дд0 г в час_

на заседании специализированые&о Совета К 053.25.04 при Ленинградском ордена Трудового Красного Знамени институте точной шхашиш и опиши.

. Адрес: 197101, Ленинград, .уд.Сабдавская, 14, ЛЖИО Тел.: 238-87-22

С диссертацией -мешно ознакомиться ъ библиотеке ЛЙШО.

' Автореферат разослан " 8 " ОСТ.р^м 1990г

Учёный секретарь специализированного Совета доктор техническая наук, профессор 3.С.Моисеев

ОНДАЯ ХАРШЕРИСТША РАБОТУ»

Актуальность теш исследования. В процессе проектйрошаш водоизмещащих объектов велика роль гидродинамических экспериментов, позволяющих на моделях изучить основные 'характеристики будущего судна. Гидродинамические эксперименты в опытоеых бассейнах сопровождаются измерением целого коьшдекса механич&сгшх зеличин, измерение большинства которых достаточно хорозо освоено и проводится с учетом методик, рекомендованных Мезздународной сонференцией опытовых бассейнов. Дальнейшее повышение 'достоверности проводимых модельных испытаний и гидродинамические экспериментов связано с изучением дополнительных факторов. В диссертации "рассмотрены вопросы измерения вектора средней спорости-ютока воды в диапазоне 0,001 - 0,2 м/с. Талсой диапазон скоростей характерен для остаточных, пристеночных а коизекгяшас воронов в опытовых бассейнах, а таете потоков, зеегтккаксгп пру обге- . сации плавучих морсжпс сооруаёний - буровых установок, платформ» гаяков и др. Знание парзнетров подобных потскоя позволь? виз» :ить необходимые попразки в результат ИЕмершшя при гидродпт-ическом ¡эксперименте, я а конечном счете погасить качество проз»« ■лрозшия и надеанссть шавучнк сссруазний.

Цель работы. Теоретическое в экспериментальное обоснование ерспектизности применения для игмерения веатора срэднеЯ окороти потока вода в диапазоне 0,001 - 0,2 м/с преобразователей, спользущих свойства конвективного теплообмена черзз яаканар-ый тепловой пограничный слой. Разработка и конструктивная реализация оптимально: технических решений в подобных прзобразова«-елях на осями* анализа теоретических структура« моделей. Исояе-ование механизма образования погрешностей при: ишерении малых коростей потоков воды, нахоядешз путей компенсации влияния ря-а параметров среды на точность измерения, создание оборудована для метрологической аттестации разработанных измерителей CRO-эсти течения.

Научная новизна:

исследован метод измерения вектора средней скорости потока воды использованием свойств конвективного теплообмена первичного эеобразователя со средой через ламинарный тепловой пограничный юй;

гредложен и исследован способ компоновки преобразователя вежго-1 скореггг ::г одинаковых однокодаонентных базовых модулейj

-предложен в исследовав способ измерения вектора скорости цилиндрическим преобразователем с несколькими теплообкенными плас-твнамя;

- теоретически обоснована и экспериментально доказана возможность уменьшения влияния вертикальной конвективной составляющей скорости на результат измерения;

-установлены оптимальные конструктивные параметры первичнкх преобразователей в зависимости от диапазона измеряе»5?х скоростей;

- теоретически обоснован и конструктивно проработан способ компенсации влияния температуры потока на чувствительность преобразователю;

- определено место разработанных прэобраэователей в Государственной поверочной схвые для средств измерения скорости водного потока в диаЛЕЕСне 0,005 - 25 к/с я создано оборудование для их метрологической аттестация.

Практическая значимость результатов диссертационной работы з&клпчается в тол, что на основе сделанного теоретического анализа разработаны, изготовлены и экспериментально опробованы макеты я рабочие образцы одно- я многокомпонентных преобразователей вектора среднее скорости потока воды. С их помацью проведенс исследование шля скоростей остаточных потоков, возникающих б процессе испытаний иод елей судов, в больном мореходном бассейне ЦНИИ кы.акад.А.К.Нрдаовв. Рабочие образцы в комплекте с разработанной авторш вторичной аппаратурой предназначены для использования в качестве птатиого оборудования открытого и стратифицированного лабораторного бассейнов института. Одновременно разработано, изготовлено я эксплуатируется оборудование для метрологической аттестация измерителей скорости течения и входящих в к состав термочувствительных элементов - градуировочшй стенд на диапазон скоростей 0,002 - 0,05 ц/с, стенд с лазерный допплеров кш анемометром на диапазон 0,01 - 0,2 к/с, образцовые установи для создания статических я динамических температурных полей. Одна «а образцовых установок удостоена серебряной медали ДЦНХ СССР, а стенд - диплома II степени НТО им.А.Н.Крылова.

Практическая реализация результатов работы подтверждена соответствующими актами внедрения в ЦНИИ им.акад.А.Н.Крылова,

Личный вклад автора. Автором предложен и исследован метод измерения вектора шш скоростей потока воды при гидродинамическом вксперименте с помощью теплообменник преобразователей; разработаны принципы построения многокомпонентных пре обра зова-

телей и способ коррекции сигнала преобразователя в зависю'ости от изменений температуры окружающей среды; создано оборудование для метрологической аттестации преобразователей. Разработанные преобразователи изготовлены и экспериментально опробованы. Результаты эксплуатации использованы при выработке рекомендаций по повышению достоверности измерений, проводимых в процессе модельных испытаний.

Научнне положения, выностше на затакту.

1. Теплообиенные преобразователи с д&»ш®р1ши теллсвш погранш-нью слоем могут быть использованы для измерения вектора средней скорости потока воды в диапазоне 0,001 - 0,2 м/с.

2. Наличие ламинарного теплового пограничного слоя на теплообмен-ной поверхности преобразователя обосновано теоретически,!!! расчетам. Удергянин этого слоя на всем диапазоне измеряемых скоростей способствуют оптимальные параметры преобразователя.

3. Предложенный способ скипокия скорости конвективного штока \ частиц жидкости вдоль теплообменной поверхности способствует

повмлению достоверности измерения скорости потока з начале указанного диапазона скоростей.

4. Разработанный способ автоматической коррекции сигнала преобразователя в зависимости от тегшературы среди позволяет существенно снизить погрешность х:змврения.

5. Метрологическая аттестация разработанных измерителей скорости течения подтвердила их соответствие "Государственной поверочной схеме для средств намерения скорости водного потока в диапазоне 0,005 - 25 н/с" в области рабочих средств измерения.

6. Резудьта'г:ч.:;й?герения поля скоростей в ошговом бассейне .полученные в процессе опитной эксплуатации рабочих образцов измерителей соответствует результатам,полученннм с покоцьэ лазерного допалеровского анемометра.

Апробация работы. Результата разработки средств измерения малых скоростей потоков воды и оборудования для их метрологической аттестации обсундались на секции проектирования средств эксперимента и метрологии ХУХП и XXI научно-технических конференций колодах ученых н специалистов ЦЩШ ш»акад.А.Н.Крылова, на Всесоюзной научно-технической конференции "Экспериментальные исследования нестационарных процессов в гидродинамике судна" (г.Севастополь, 1380г.), при завершении работ по ряду таучво-___следовательских тем, в том числе тег.«:- "Ловыаение достоверно-

сти прогнозирования ходкости судов по данным модельных испытаний за счет совершенствования аппаратуры, методов обработки и оценки тодаости измерения" (ЦНИИ ш»акад.А Ч.Крылова, Л. и Болгарский институт гидродинамики судна, г.Варна., 1986г.).

Публикации. Основные научные положения, выводы и практические результаты» представленные э диссертации, опубликованы в 4 научных публикациях. Получено одно положительное решение по заявке на изобретение.

Структура и объем работы«Диссертациа состоит из введения, четырех глав, заключения и приложения. Содериание диссертации изложено на 140 страницах текста, шшзстркруется 48 рисунками и 12 таблицами. Список литературы содеркит 133 наименования.

СОдаАШЕ РАБОТЫ

■ Во введении раскрывается актуальность выбранной тещ, сформулирована цели и конкретные задачи исследования, затрагивается история вопроса.

Первая глава посвящена обзору методов и средств измерения скорости потока воды и обоснованию выбора теплового метода для измерения средней скорости в диапазоне 0,001 - 0,2 ы/с. Отмечается слошость измерения скорости в указанном диапазоне из-за низкого уровня сигнала с первичного преобразователя, силь-• ного влияния таких переменных физико-химических параметров воды, как температура, соленость, мутность, а также из-за нашг-ал биологических к механических примесей. Показана необходимость введении поправок или автоматической коррекции результатов измерения'"-для снижения влияния этих параметров. Рассмотрена возможность измерения вектора шлях скоростей силовьи, электромагнитным, доп-плеровсхш, время-пролеткьы, тепловым методами и с помощью визуализации .потока. Проанализированы 5>ровни сигналов, получаегщх с первичных.преобразователей для различных методов измерения. Так, нижний диапазон измерения скорости турбинкой составляет величину порядка С,05 м/с л определяется моментов трогания. Для трубки Пито скоростной напор при V «= 0,01 м/с составляет около 0,05 Щ, что также создает кроблекк при обработке сигнала. Ультразвуковые догшлеровские измерители скорости имеют нкгний порог чувствительности порядка 0,1 к/с при погрешности 5 * ЮЙ.Гшгбс-

е-широк диапазон измеряемых скоростей у лазерных допплер^ских емсметров (ДДА). Он простирается практически от 0 до сотен м/с и погрешности измерения около 1%. Однако ЛДА требует точных ордвдатных устройств, .сложной вторичной аппаратуры, мощного тематического обеспечения и присутствия в потоке большого éd."?-оборудования. •

Особое вникание уделено тепловозу методу измерения скорости» ны теоретические предпосылки работы теплосбмениых просбрапоза-лей и режимы юс работы. Так, в калориметрюзаснсм ренимэ пршс-дкт нагрев потока и измерение его температуру как функцка ело-, сти. Терыоанемометрический pesant подразумевает теплсобкен прзоб-эеватеая со средой.теплопроводаостьэ всяедстоиз батьшого тогпз-турногр напора. Однако срок езуабы чузстшггвяыасс елккяигоз ычно очень мал, Преобраэоватэли, работсжщг.э в регяко конзет'^з-го теплообмена через тепловой пограничный сдой, гакбслоз,врз-щm для измерения малых скоростей. Диапазон игыорзгам для тсс висит от границ существования swssîspioro доляеовго вограпз** « го слоя на тепяообитвоЯ поверхности я'ещяой пз spc&iea прп зработке преобразователей, работакщнг в диапазона «вала. еггорег-й потокоз води, яалягтея соэданиз услознЗ, шшшаяькгг цж: чествования лгваварного. теплозого слоя» Дгя - кзазрзнпа г» тдубо-оводах ухм предложен ряд прзобразователгй тзгг-оге:. э пеграхй-» го слоя, но для условий свободной■вода и особенно для игкеро-я вектора средней скорости свободной вода остаются гкрггяпггз огив вопросы. Подойти к намеренна вектора сродней спорости пока теплообкенкьм преобразователей го&золотт' аттнз Еан:сязазс5£й • иосительнкх коэффициентов теплоотдача по окруетостгс цаякидра yj в зависимости от утл." *f (рксЛа) и по дяанё цидщзра зависимости о? уггл атаки (рис.16)» Кривая на ряс.la иозст ть интерпретирована как кривая распределения те?лор-2ург? тезтло-кеикой поверхности циягадогчеснога преобразователя, перагрзто-относительно потока. Если установить по ояруаноати адиинрр?. 6% некотором расстоянии друг от друга терночугстЕлтелькке элемен-, то по градиенту тзшгературы меаду ншд! ложно определить аравленке вектора в горизонтальной плоскости. В сзс® очередь« иерение интегральной температуры по длине цилиндра» уетаноз-иного под углом V относительно потока, при постоянной скости потока б соответствии с pire.16 позволяет определить сектор орсстк Е любой плоскости.

Во второй главе проведен теоретический'анализ процессов, происходящих в преобразователе теплового пограничного слоя; получены статические градуировочные характеристики измерителей скорости течения и предложена методика определения ряда физических параметров, входящих в градуировочные характеристики.

Теоретический анализ проводится исходя из адекватности математического списания физических процессов в преобразователях о /различии® фазическиш полями при представлении параметров полей и элементов преобразователей распределенным« на определенна типовом участка констщтсции. Выявление типовых участков проведено на реальной физической издали преобразователя в ввде полуограниченного стершя постоянного сечения (рис.2).

. Исходя из данной шделп.рассмотрены следующие участки: участок распределенного нагревателя, участок распределенного теплопровода и участок. теплообмена с распределенным термочувот^ вигельныы элементом или без него, а также распределенные параметры - удельная тепловая проводимость £ (х), тепловое сопротивление /* (к), тепловая -емкость С (х), тепловой поток фДх) и тепловая едцукспвносгь I, (х). Теплообмен такой модели со средой идет только на участка теплообмена конвезорей, а тепловая связь мевду участашаз осуществляется теплопроводность*). Тепловые процессы на каждом участке мозшо описать уравнением тешшпроводности:

где с - удельная теплоемкость, Да/кг.К;

. Л - ■ коеффздзета теплопроводности, Дк/м.Н.с;

- ЕогЛ^аядиеьт теплообмена, п ^ - плотность, М'/ы?;

- отношение площади сечения стеркня к его перимет-.ИГ'«'

„ текув^л температура,°С;

0<р. - температура среда, °С;

г) - количество тепла, ввделенного нагревателем,ВА.

Решение системы подобных уравнений для различных комбинаций смежных типовых участков позволило получить интегральные картины теплового поля по длине и сечению лреобразователя, а анализ- решений привел к наработке рекомендацкГ? по конструированию датчиков. Типовой участок с теплообменной поверхностью был принят за базовый модуль, на основе которого построены

a* so 9o ¿so tso m й>т a)

PíicJ

We

5>

% -35—

ЁЙИМЙ. --

/a

•'I—. - ---- л-.''l

—¡-----

участок • тчастон ушасто;: vrac ток гтаеток агревателя твпжнгсовода теплооЛтека гсплоптовода гагг-явател»

Вер, ~ тешепаттра вотокэ

рис. г

Рис.3

кногокомпонентные преобразователи для измерения вектора скорости. Сам же базовый модуль является однокомдокентнкм стерсшегчм преобразователем с несколькими вариантам!! конструктивного испол нения. Вариант конструкции базового модуля приведен на рис.3. Б данном варианте нагреватель длиной £п расположен на одном " участке е тешгаобмешой'поверхностью и температурное поле вдоль поверхности равномерно, кроме концов участка» Поэтов термочувствительный элемент длиной В г ввиде медного термометра соп-ротивлания на аакрываат весь участок. Статическая градуировоч-пая характеристика такого модуля получена в виде:

л яК-Шй тт) л

.............■ ^ ■-- ■ -гя—-—•> и*

■ ■ $

{2)

где &Й. - црпрзцзиие начального сопротивления, Я 0, 0;л ;

Ду- Ж! кэда, gí; " - .явшзраауравй тавр в пограничном слое, К;

- цргтсрлй Ело; & - трсмсяр участга, сопряженного с участком тепла-OSlíOID.

Шогойокпснеаиша креобраьозатсош содержат несколько одш sobhx базой» цодул&й, позтоиу да них ваано ишть едентичние «швогш поля. Б тадсбннг сдуадх целесообразно подводить уелда ■вой коток к базовгаз содуляы от общаго нагревателя, а равенство кашнагх полей обесвоташхь техаологическни цутем через кденстг вотоь тохшопрозодов.

СтатЕчесхмо градуировочныа характеристики получ..:*:! мзгодо: штегралышх йреобразовонкй исходных уравнений тегоюпровсдност: дня хездого типового участка. Оценку скорости протекания проце сов во всей преобразователе кокно сделать методом регулярного рзжшга. Tas, вреха выхода преобразователя на режим измерения или враги нагрева составит-:

• Cyitík D " '■JLFt "' "

чгде £$ и^Ь - эквивалентные теплоемкость и масса npeo6j зователя;

Qftt - начальна» и конечная температура.

Но наиболее полную картину тепловых полей дает использование современных численных методов расчета. В работа приведена разработанная программа для расчета на ЭВМ теплового поля по сеченио датчика.

Для проведения расчетов по статически* градуировочнки характеристика»? необходимо знать, все конагрукгивнш л тешкш'кз параметры преобразователя. Коэффициент теплообмена <А. определяется по экспериментальной методика на основа идентификационного

уравнения: ■ ^Q^e**"

I---! ^ . . _.

- Я

м

(4)

где 6{-<,ti) ef - текущиэ температур:,!

прт образ сгагелз н иягреда-_ X теля;

- яссшЬициент темнвр:кзфо-прозоднеета, t(f«Mt - длкгелыюсть сяспэкятйк«

Определенно d. производится при фикеирсзанксЯ сяоростп набегающего потока V .

Тре-тья глава посвящена рассмотрении конструкций разработанных измерителей скорости течения и оптимизации кх гарглегроз, Намерение ишшх скоростей потоков зоды теплообменни! преобразователе!*! возможно г.гепшш стабильного лаг,пиарного. теплового пограничного слоя, условней разнитня которого является собяпде-ние критериального соотношения

S'ftfK (бЪ'Рь) < З'М (5)

где и Pt - критерии подобия Гргсгофа п Пгг.чдтлп.

Оптимизация геометрических размеров и иозцноста нагревателя должны способствовать выдершвангаз этого соотноззикя. Ошггаг.са-ция проведена с учетом анализа эмпирпческик вритер:зяьттх соот-коаениД с критержпш Нуссельта ;Af } Прандгля Pz т. Грасгсфа St. . Выявлена зона оптимальных геометрических pact,¡еров преобразователя £ 40 ыы при температурном напоре л9^0°0. Такое сочета-

вяе-параметров дает возможность работать на удалении от пленочного и турбулентного режимов теплового пограничного слоя при воздействии набегающего потока во всем диапазоне измеряешь скоростей* Однако, при измерении самых малых скоростей необходим учет конвективной составляющей скорости, возникающей в резуль- -тате тшиосйшна прзобразователя со средой. Теоретически обосновано -и експерикгктально подтверждено, что для снижения скорости всншБаодиз: чааищ аздкости нетто разделить тепловой слой на участки кольцзенш пвастижши, установленными поперек теплопровода. -Тогда .вертщиздьнув скорость частиц жидкости Мс вдкно оцзють по форуулз

[и^Шйа&Н 9 "А (6)

гдо коэффициент объеиного расширения шэдкости, К-*;

Н- расстояние тзду пласх-шада, к.

Сотая на шшщз преобразователя в общей случае формируется через асакси&эсть коэффициента теплообмена &< от скорости иабегшцзго'потоаа» т.е*

(7)

■оде отзЙаарек*, зависящий.о® температуры среди;

и - епредохяиций раяаар преобразователя, ы.

Б рггдаьтаге шшкза шрашзроэ/вхедящза в этот коэффициент, удалось «кнеаргоогагь еавискиость ©ч от температура ' среда п прэдаошш> сдатшатечаскув корракцшз .сигнала преобразо-Еатекя ю сенов© усилюгеля с тешературозависимым ко^фяциен--«031 усхяеши* Для гидродшелаческих измерений в водном потоке. -получено значение .,„,,.-

^^(т^пе^ууй (8)

Разработанная функциональная схема канала, измерения кошо-Ееэты иоктора сродной скорости течения в одним базовым модулем приведена на рис.4. Многокомпонентные преобразователи ыогут быть сфоршрованн кэ носко;-.: г.базовых модулей с ориентацией модулей в СООТЕ22СТВЛИ с предполагаемами характеристиками потока. Ешрикер, при измерений! в потоке типа "внутренние волны", 3 базовых модуля устанавливаются так, что один из гаи реагирует на скорость потопа, в два измеряют угол отклонения вектора скорое-

йсл -термоко'.етеноиртаЕиЯ элемент; ЙО -термочувствительная элемент; Р -нагреватель; БИ - блок питания; Усилители: М-измерзтельинй; , Уд-яомцексиртвцяй; ^^•шсатаб^упшй;

Рис 4

та от оси потока. Поиск направления вектора скорости связан с получением отношения сигналов от последних двух модулей. Теоретическая градуировочная характеристика такого измерителя показана на рис.5.

Разработанной двуххошовзнгшй цилиндрический преобразователь предшшачзн для нааорешш вектора скорости потока в горизонтальной пл6сеосм?и & диапазоне углоз 0 360°. Общий вид преобразователя показан на рис.Б. Цилиндричасзшй преобразователь содврща isa корцусэ I тонлообшшйш шиетиш 2, внутри коряуса ■распалоагйш тераочувэтвительныа алешаты к общий нагревателе, снизу установлен однозссашонентшй "базовый иодудь 3. Сравнивеог-ся скгошеы от раепшкшищцк напротив друг друга -теплообыешплс , шшида и е псгрешюетыз до £5$ определяется направление вектора потоке. ПедоЗныэ игзлэрагшш дучае другюг приспособлены для проведения изиоренай в условиях свободной вода, например, океа-шчесдаг точездШ.

%?ггзтая.. рлада посвящена вопросам иетрологичасвой аттестации разработчиках измерителей скорости течения, анализу их точности и новатора«' рэдуль'татгш, полученным щи внедрении преобразователей. Петрологическая аттестация (МА) рабочих измерителей скорости гачзния (ИСТ) предусмотрена з ГОСТ 8.4Б6-83 тольао е диапазоне 0,02 4 -5 ц/с с использованием рабочих втало« ■ нов слугйи Государственной повергш. Для НА разработанных преоб-разогателаЗ в диапазона 0,001 + 0,2 м/с были.созданы образцовые ш рабочие стаэдц. На образцовых стезд&к проведши аттестация тершчувстЕлтеяьзшк олеиентов преобразователей и определены их нохтатшш тепловой шгерцкн с . Для градуировки пр::й*т»зова-' телзй в потоке разработана гидролотса с заданием скорости потока в диапазоне 0,001 + 0,05 и/с к стенд т диапазон 0,05 4-0,2 ц/с с контролем скоросте потока с поыощыэ ЛДА.

Проведен аналнв точности измерзтеля скорости течения с учетом наиболее существенных случайных составляющих погрешности» Такиаи сост&аиящики являются основная погрешность иамери-тельного канала (погрешность,градуировки), погрешность от ва-ршщш коэффициента теплообмена ai , погреиность термочувствительных элементов, нагревателя и вторичной аппаратуры. Все рассмотренные погрешности разделены на аддитивные и ьзультиллика-гивша, выявлены их загоны распределения, найдены средне-квадра» тические отклонения и проведено их суммирование. Наибольший

Рис. В

вклад в редультирущую погрешность вносит вариация коэффициента теплообмена о( . Температурная вариация <£ шкет быть скомпенсирована с погрешностью но зьриация с4 из-за биологического и механического загрязнений теплообменной поверхности достигает 5% в сутки от начального значения. Результирующая относительная приведенная погрешность %о в диапазоне скоростей Оу02 4 0,2 м/с отвечает' требования« ГОСТ 8.468-83 и составляет около ЕЙ. Бри уыеньаении скорости происходит рост погрешности измерения в основной из-за наличия вертикальной • составляющей скорости, при этом абсолютная погрешность измерения А , определенная экспериментально, мскет достигать ¿0,0005 м/с. В процессе экспериментально!! эксплуатации преобразователей. было выполнено измерение остаточных потоков, возника щих в процессе модельных испытаний в большой мореходном бассейне ЦНШ иы.акад.А.Н.Крылова в рамках договора с Болгарским институтом гидродинамики судна (г.Варна). Полученные результаты позволили выработать рекомендаций по режиму модельных испытаний, и интерпретации результатов измерений, проводимое в процессе испытаний» Изготовленные натурные образцы преобразователей и вторичной аппаратуры предназначены для работы в качестве штатного измерительного оборудования в опитовых бассейнах ЦНИИ ш. акад. А. Н.Крылова.

В заключении сформулированы основные результаты работу.

ОСНОВНЫЕ Р!2УЛЬШЫ РАБОТЫ

1. Обосновано использование теплового метода измерения вектора средней скорости потока воды в диапазоне 0,00! -г 0,2 м/с. Показано, что преобразователи, кспользузцие свойства конвективного теплообмена через ламинарный тепловой пограничный слой благодаря своей простоте и надежности позволяют проводить изые рения вектора средней скорости при различных условиях проведения экспериментов. .

2. Проведен теоретический анализ процессов теплопереноса внутри преобразователя. Выработаны практические рекомендации по ко струированию теплообкеннкх преобразователей.

3. Предложен способ компоновки многокомпонентных преобразователей из одноколшонектных кодулей в их ориентацией в зависимости от разновидности потока.

4. Предложен и теоретически обоснован способ енкнения влияния конвективной составлящей скорости на результат измерения, чте позволило расширять диапазон измеряемых скоростей в сторону

малых скоростей и повысить достоверность результатов измерения.

5. Предложен и теоретически обоснован способ автоматической коррекции изменения температуры потока с помощью усилителя с температурозависимкм коэффициентом усилнния.

6. Проведена оптимизация ряда параметров преобразователей. Оптимизация направлена на удержание ламинарного теплового пограничного слоя во всем диапазоне измеряемых скоростей, повышение чувствительности и точности преобразователей.

7. Предложен способ измерения кругового вектора скорости в горизонтальной плоскости, например, океанических течений, с попадью цилиндрического преобразователя с несколькими ^еплообмёнными пластинами.

8. Разработано оборудование, программа и методика для метрологической аттестации разработанных измерителей скорости течения» Градуировочные стенды обеспечили метрологическую аттестации преобразователей на скоростях 0,001 + 0,2 и/с,

9. Проведен анализ точности р^зработслиизс преобразователей, най- , дена результирующая погрешность. Отдельные случайные составляющие погрешности проанализированы, определены их законы распределения и средне-квадратические отклонения. Численное значение относительной приведенной результирующей погрешности измерения вектора скорости составляет около 5$. Направление вектора измеряется с погрешность!) Установлено, что по точности разработанные измерители скорости течения соответствуют точности рабочих средств измерения по ГОСТ 8.486-83*

10. Экспериментальная эксплуатация разработанных преобразователей в качестве исследовательского оборудования опытовьос бассейнов подтвердила достоверность теоретических положений» принятых при выполнения? данной работы.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ СОИСКАТЕЛЕЙ ПО TEÍE ДИССЕРТАЦИИ

1. Артемьев В.А., Кононов А.£. Теплообкенный преобразователь для измерения скорости остаточных потоков в опытовнх бассейнах.// Судостроительная промышленность, Серия: Стандартизация . и метрология ,-К88,-Вьш.6»-6.56-59„

2. Кононов А.Е. Датчик для измерения малых скоростей потоков воды при гидродинамическом эксперименте.// Приборостроение. Известия ЗУЗов,-т.ХШ,-т,-Л. ,-1986,-С.44-48,

3. Кононов А.Е. Повышение достоверности измерения малых скоростей потоков воды при гидродинамическом эксперименте»// Судо-стронтаькая промышленность. Сердя; Общие вопросы судостроения. Вьш.4. Стандартизация и метрология,-1989,-0.60-64.

4. Кононов А.Е., брад T.Ii., Шнрякин В.Г. Образцовая аппаратура для градуироэкЕ чувствительных элементов измерительных преобразователей температуры в потоке вода,// ИГО Судостроительная промшшешюсть» Сб.: Экспериментальные исследования нестационарных процессов в гидродинамике судна,-i.,1931,-ыт.340,-С.77-

.79.

5. Кононов А.Е. Тепловой датчик скорости потока. М.Кл5 & 01 13/00 Шжшяредьное решение ВШНГГО от 16.01.90 по заявке

* 4704660/25-10 (055404), УДК 532.57 : 682.321.8 (088.8).

йадасаво е яочаге 18 ш 1990г. Saiss ЦдЧ Ispas 100 ака. йтшршг .ЦЙЙИ юа. акад. А.Н.Крш>Еа.

M-30I89 Бесплатно I96I58, Ленинград