Общее описание

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 вала, которые приводятся в движение двумя независимыми двигателями. Поверхности сфер, соприкасающиеся с рабочей жидкостью, отполированы. Для измерения температуры рабочей жидкости используется датчик, установленный в экваториальной плоскости внешней сферы и контактирующий с жидкостью на внешней границе слоя.
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.

Данные о технических параметрах

• Геометрические оси валов совпадают в пределах ± 0.01мм.
• Радиальное биение внутренней сферы при ее вращении на валу не превышает ±0.03мм.
• 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.
• Диаметр внешней сферы является неизменным — 300.16 ± 0.07 мм
• Внутренние сферы сменные, с разными диаметрами, обеспечивающими возможность реализации относительной толщины слоя δ в диапазоне от 0.1096 до 1.33.
• Величина смещения центров сфер относительно друг друга измеряется, с погрешностью не более ±0.01мм, оптическим методом с использованием катетометра КМ-6.
• 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. Система управления позволяет сохранять заданные величины скорости и ускорения с погрешностью не более 0.2%.

Проекты, реализованные с помощью установки

• Управление неустойчивыми и турбулентными течениями во вращающихся сферических слоях