Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

КРИТЕРИИ ПОДОБИЯ. ТРЕБОВАНИЯ К ПРОВЕДЕНИЮ ЭКСПЕРИМЕНТА





Для обеспечения возможности пересчета полученных данных с модели на натуру, необходимо выполнить три вида подобия: геометрическое, кинематическое и динамическое.

Геометрическое подобие определяет пропорциональность линейных раз-меров модели и натуры, т.е. модель должна быть выполнена строго в определенном масштабе по отношению к натуре:

. (6.1)

Кинематическое подобие характеризуется пропорциональностью значений скоростей в сходственных точках потока.

Динамическое подобие подразумевает пропорциональность сил различной физической природы у модели и натуры. Для обеспечения полного динамического подобия необходимо выполнить одновременное равенство следующих критериев подобия, определенных для модели и натуры:

· числа Струхаля

· числа Фруда

· числа Эйлера

· числа Рейнольдса

· числа Вебера .

В этих выражениях L – характерная длина; Т – характерное время; V – характерная скорость; p – давление в жидкости; g – ускорение свободного падения; r - плотность жидкости; sПкоэффициент сил поверхностного натяжения.

Рассмотрим эти критерии применительно к модельным испытаниям качки.

Число Струхаля St связано с неустановившимся или периодическим движением жидкости, поэтому при моделировании качки оно должно обязательно учитываться. Условие моделирования по числу Струхаля будет иметь вид:

, (6.2)

где за характерный период времени обычно принимают период собственных колебаний на тихой воде.

Число Эйлера Eu связано с силами гидродинамического давления. Этот критерий подобия имеет самостоятельное значения только при моделиро-вании кавитации. А так как в процессе качки кавитация может возникнуть лишь в весьма частном случае перекладки бортовых управляемых рулей, то моделирование по этому критерию не производят.

Важнейшим динамическим критерием подобия в модельных экспериментах по качке является число Фруда, которое характеризует отношение инер-ционных сил в жидкости к силе тяжести. Число Fr определяет, в первую очередь, моделирование процесса волнообразования при движении судна по поверхности воды. Равенство чисел Фруда модели и натуры обеспечивает пропорциональность волновых гидродинамических сил. Для этого необхо-димо, чтобы:



. (6.3)

 

 

Отсюда скорость модели будет равна

. (6.4)

Используя число St, получим период волны или период качки для модели

, (6.5)

т.е. при соблюдении условий подобия одновременно по St и по Fr период качки модели, замеренный в процессе испытаний, должен быть меньше периода качки натурного корабля в число раз, равное корню квадратному из масштабного коэффициента.

Моделирование по числу Рейнольдса характеризует отношение сил инерции к силам вязкости. При моделировании качки это прежде всего силы трения воды о наружную обшивку корпуса и сопротивление формы при отрывном обтекании и вихреобразовании (например, на скуловых килях). Равенство чисел Рейнольдса модели и натуры подразумевает пропорциональность гидродинамических сил, обусловленных вязкостью жидкости, у модели и натуры:

. (6.6)

При испытаниях в воде кинематические коэффициенты вязкости модели и натуры принимают равными . Тогда

. (6.7)

В условиях модельных испытаний качки последнее соотношение выпол-нить невозможно, поэтому подобие по числу Рейнольдса не выполняется и силы вязкостной природы не моделируются. Однако известно, что при движении тел в жидкости существует так называемая зона автомодельности, в которой безразмерные коэффициенты гидродинамических сил и моментов практически не зависят от числа Рейнольдса. Многочисленными опытами установлено, что автомодельность при испытаниях качки обеспечивается, если число будет порядка Re = 106, во всяком случае, оно должно быть не меньше . Чтобы достичь таких чисел Re при бортовой качке моделей, иногда приходится значительно увеличивать размеры моделей.

Число Вебера We характеризует отношение сил поверхностного натяжения к силам инерции жидкости. Равенство чисел Вебера модели и натуры приводит к условию

. (6.8)

 

Принимая и , получим

. (6.9)

Это условие в процессе модельных испытаний на качку выполнить также невозможно. В суммарном гидродинамическом моменте, действующем на натурный корабль, роль момента сил поверхностного натяжения всегда ничтожна, в то время как для моделей она может быть значительной (от 40% на малой модели и до 16% на сравнительно большой). Для уменьшения погрешности рекомендуется при испытаниях на бортовую качку ширину моделей принимать не меньше 0,5 метров.

Таким образом, при моделировании процесса качки необходимо осуществ-лять подобие по числам Струхаля и Фруда, добиваться и использовать модели, ширина которых B > 0,5 м. При модельных испытаниях на продольную качку последние два ограничения не нужны, так как влияние вязкостных сил и сил поверхностного натяжения незначительны. Однако длину моделей рекомендуется принимать не меньше 1,5 метров.

 





Дата добавления: 2015-07-02; Просмотров: 485; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



ПОИСК ПО САЙТУ:


Рекомендуемые страницы:

Читайте также:
studopedia.su - Студопедия (2013 - 2021) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление
Генерация страницы за: 0.003 сек.