Визуализация потока мимо обрывистого тела

1. Чтобы получить непрерывный лист пузырей:

1. Установите оборудование в соответствии с электрической схемой, показанной на рисунке Рисунок 3.
2. Закрепите положительный электрод в воде в конце испытательного участка (см. Рисунок 4 для справки).
3. Закрепите отрицательный электрод перед точкой интереса и рядом с ней нужно выпустить пузырьки в поток до того, как поток достигнет объекта исследования (см. Рисунок 4). Вода замыкает цепь между двумя электродами.
4. Включите функцию потока
5. Установите диск регулятора частоты в положение 2. Это установит расход около 9x10^-4 м³/с.
6. Включите источник питания постоянного тока и увеличьте напряжение примерно до 25 В, ток будет установлен в районе 190 мА.
7. Установите форму волны в генераторе сигналов на Square Wave (символ: ). Это генерирует квадратный сигнал 0 В - 5 В, который активирует твердотельное реле (замыкание цепи) в его верхнем положении и размыкает его в низком положении
8. В данном конкретном случае частота прямоугольной волны не важна. Просто она должна быть ненулевой.
9. Увеличьте смещение постоянного тока (+5 В) в генераторе сигналов. При такой настройке цепь всегда замкнута, и система непрерывно генерирует пузырьки.

Рисунок 3. Схема подключения.

Рисунок 4. Тестовый участок. Поток идет слева направо. Отрицательный электрод создает слой пузырьков водорода, которые сметаются потоком. Положительный электрод устанавливается в конце испытательного участка во избежание его помех. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.

2. Для создания временных шкал:

1. Включите функцию потока
2. Установите диск регулятора частоты в положение 2. Это установит расход около 9x10^-4 м³/с.
3. Включите источник питания постоянного тока и увеличьте напряжение примерно до 25 В, ток будет установлен в районе 190 мА.
4. Установите форму волны в генераторе сигналов на Square Wave (символ: ). При этом генерируется квадратный сигнал 0 В - 5 В, который активирует твердотельное реле (замыкание цепи) в его верхнем положении и деактивирует его (размыкание цепи) в низком положении
5. Установите смещение постоянного тока в генераторе сигналов на +1 В.
6. Установите частоту прямоугольного сигнала в генераторе сигналов на частоте 10 Гц.
7. Установите симметрию прямоугольной волны слегка отрицательной (-2), чтобы увеличить расстояние между временными линиями, сохраняя при этом правильную частоту.

3. Использование линий потока для изучения вихревых улиц фон Кармана:

1. Измерьте диаметр стержня с помощью штангенциркуля. Для этого измерения используйте единицы измерения S.I. (м).
2. Закрепите цилиндрический стержень после отрицательного электрода.
3. Отбросьте свет газоразрядной лампы высокой интенсивности на слой пузырьков водорода. Убедитесь, что свет не находится прямо за линией обзора, чтобы предотвратить перенасыщение системы визуализации
4. Совместите систему визуализации со стержнем; таким образом, чтобы перед камерой был виден только круглый кончик.
5. Добавьте метку в окне визуализации и после стержня, чтобы использовать ее в качестве ориентира для подсчета циклов сброса вихря в единицу времени.

4. Анализ данных для потока через круглый цилиндр:

1. Определение коэффициента преобразования единиц машины в единицы реального пространства:
   1. Измерьте ширину тени, отбрасываемой стержнем на пузырчатый лист (см. рисунок 2(A) для справки). Проводите это измерение прямо на стержне, чтобы избежать искажений с расстоянием. Это диаметр стержня в машинных единицах, (точки или пиксели, в зависимости от формата)
   2. Используйте следующее уравнение для определения коэффициента преобразования единиц машины в реальные единицы измерения:
      
2. Определение скорости потока:
   1. Выберите группу неискаженных временных линий выше по течению от тела утеса.
   2. Измерьте расстояние между первой и последней временной шкалой в машинных единицах, (точках или пикселях).
   3. Подсчитайте количество временных шкал в группе, .
   4. Обратите внимание на частоту прямоугольного сигнала, производимого генератором сигнала .
   5. Определим скорость приближающегося потока из следующего уравнения:
      
3. Определение числа Рейнольдса:
   1. Найдите кинематическую вязкость рабочей жидкости (например, вода м²/с).
   2. Вычислите число Рейнольдса с помощью уравнения (1). Для этого, учитывая диаметр стержня (), измеренный на шаге 3.1, скорость приближения (), определенную с помощью уравнения (5), и кинематическую вязкость, определенную на шаге 4.3.1
4. Определение числа Струхаля: вихри в кильватере стержня движутся с другой скоростью, чем временные линии в свободном потоке. Следовательно, частоту выпадения вихря необходимо оценивать самостоятельно.
   1. Определите фиксированную привязку после стержня. Эта ссылка может быть тонкой нитью, прикрепленной к внешней стороне туннеля, или цифровой линией, добавленной к видеозаписи процесса потока.
   2. Подсчитайте количество циклов сброса вихря , пересекающих эталон в течение определенного периода времени . Цикл выделения вихря проиллюстрирован на рисунке Рисунок 2(A).
   3. Рассчитайте частоту осыпания по следующему уравнению:
      
   4. Используйте результаты уравнений (5) и (6) в уравнении (2) для вычисления числа Струхаля.