Akademik

Электромоделирование в аэро- и гидродинамике

Электромоделирование в аэро- и гидродинамике: изучение движения жидкости или газа методом электрогидродинамической аналогии. Метод основан на том, что при определённых условиях уравнения, описывающие стационарное распределение электрического потенциала V в проводящей среде, математически тождественны уравнениям, описывающим поведение функции тока (ψ) или потенциала скорости (φ) в поле течения. Э. применяется при исследовании движения как идеальной, так и вязкой жидкости.
Наиболее просто осуществляется Э. плоского безвихревого течения идеальной несжимаемой жидкости. В этом случае поведение (ψ) и (φ) в поле течения и V в проводящей области определяется уравнением Лапласа. Поле течения имитируется проводящим листовым материалом постоянной толщины обычно в виде прямоугольника ; размеры области выбираются так, чтобы на её границах практически затухали возмущения, вносимые профилем в поток. В центре области устанавливается модель, геометрически подобная исследуемому профилю (телу) и изготовленная из материала с другими электрическими свойствами. Для удовлетворения граничному условию непротекания на поверхности тела при Э. поведения (ψ) модель изготавливается из материала с более высокой электрической проводимостью (медь, алюминий), чем листовой материал, а при Э. поведения (φ) — из диэлектрика. При изучении безциркуляционного обтекания измеряется поле V, образующееся под действием приложенной разности потенциалов (∆)V. При Э. циркуляционного обтекания необходимо с делителя напряжения подать на модель потенциал, значение которого подбирается так, чтобы удовлетворить Чаплыгина — Жуковского условию. В этом состоянии проводятся измерения поля V и силы тока, которая пропорциональна циркуляции скорости. В сходственных точках имеет место равенство соответствующим образом обезразмеренных и нормированных функций () и () (или ()). Результаты измерений в виде изолиний (ψ) = const дают представление о картине течения, а вычисленные по этим данным производные определяют изменение компонентов вектора скорости в поле течения; по найденному полю скорости определяются аэродинамические характеристики исследуемого профиля.