Введение к работе
Актуальності, темы. Залачи освоения и добычи полезных ископаемых на
шельфе и it глубинах океана связаны с разработкой навигационных систем
подводных аппаратоп. Важнейшими элементами этих систем являются
измерители скорости и направления движения судна. Измерители, в которых
используется кинетическая энергия потока, обладая рядом достоинств,
подвержены механическому износу и засорению. Тсрмоансмомстры и лазерные
измерители скорости пригодны для измерении лишь в совершенно чистой воде.
Времяпролстпыс средства измерений скорости водного потока характеризуются
трудосмкостью измерений. Ультразвуковые измерители скорости применяются
в лабораторных условиях, а вихревые преобразователи предназначены для
измерения очень малых скоростей потока. Наиболее приспособленными для
определения скорости и направления движения судна являются
электромагнитные измерители скорости (ЭМИС). Высокая механическая
прочность и стабильность характеристик, относительная простота конструкции,
отсутствие движущихся частей, малое возмущение потока жидкости,
электрический выходной сигнал первичного преобразователя делают
перспективным применение ЭМИС, в навигационных системах подводных
аппаратов. . .. ;..
Однако сложность физических процессов и связанное с.этим отсутствие методик расчета первичных преобразователей, удовлетворяющих конкретным требованиям, сдерживает широкое применение ЭМИС. Поэтому диссертационная работа, посвященная исследованию электромагнитных и гидродинамических процессов в электромагнитных измерителях скорости жидкости, является безусловно актуальной.
Цель работы. Исследование электромагнитных и гидродинамических процессов в электромагнитных измерителях вектора скорости жидкости для
lillJC і.)'-.--, ,..-,-. .ti .
разработки методики расчета характеристик ЭМИС, удовлетворяющих требованиям создаваемых навигационных систем подводных аппаратов.
Достижение указанной цели требует решения следующих основных задач:
-
исследование гидродинамических процессов в пространстве, окружающем датчик скорости жидкости;
-
расчет магнитных систем первичных преобразователей ЭМИС;
3. разработка методики определения индуцированного электрического поля, позволяющей определять характеристики первичного преобразователя ЭМИС;
't. выработка рекомендаций для проектирования электромагнитных измерителен скорости и направления потока жидкости.
Методы исследований, Теоретические исследования выполнены па базе аппарата теории электромагнитного измерения расхода, теории пространственного пограничного слоя, метода собственных функций, численных методов решения дифференциальных и интегральных уравнений. Экспериментальные исследования выполнены с помощью установки для «протаскивания» датчика в неподвижной жидкости.
І Іаучная новизна работы состоит в том, что поставлены п решены задачи исследования гидродинамических и электромагнитных процессов в электромагнитных измерителях скорости и направления потока жидкости, создана методика расчета характеристик ЭМИС.
Основными научными результатами работы являются:
-
математическая модель первичного преобразователя электромагнитного измерителя скорости и направлении потока жидкости;
-
методика расчета характеристик ЭМИС при произвольном их положении в потркс жидкости. ,;'
. . Практическая ценность работы. Разработаны методика и программы расчета характеристик первичных преобразователей ЭМИС. Их использование позволяет на стадии проектирования проводить исследование влияния параметров первичного преобразователя и рабочей среды на характеристики измерителя скорости. Методика реализована с применением современных вычислительных средств. Использование разработанного программного обеспечения позволяет сократить сроки проектирования новых электромагнитных измерителей скорости, а также в ряде случаев отказаться от изготовления опытных образцов и проведения дорогостоящих экспериментальных исследовании. Разработаны рекомендации по нроскіпронацию электромагнитных измерителен скорости и направления потока жидкости.
Использование результатов работы. Основные научные и практические результаты диссертационной работы использованы в Зеленодольском проектпо-копсфукгорском бюро.
Апробация работы, Осіюшімс положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались:
па 6-ой конференции молодых ученых и специалистов МЭИ (г. Москва, 1989 г.);
на Республиканской научно-технической конференции "Попышепис эффективности сварки и упрочнения материалов" (г. Казань, 1991 г.);
на 2-ой Республиканской научной конференции молодых ученых и специалистов (г. Казань, 1996 г.);
на итоговой научной конференции Казанского филиала МЭИ (г. Казань, 1997 г.).
Публикации. Материалы, отражающие основное содержание диссертации, опубликованы в шести печатных трудах. Основные положения, выносимые на защиту:
-
математическая модель первичного преобразователя ЭМИС;
-
методики, алгоритмы и программы расчета:
а), пространственного обтекания тел вращения вязкой несжимаемой
жидкостью;
б), магнитных систем первичных преобразователей;
в), характеристик первичных преобразователей ЭМИС;
3. рекомендации по проектированию электромагнитных измерителей скорости
и направления движения тела в жидкости.
Структура и объём диссертационной работы. Диссертационная работа изложена па 167 страницах машинописного текста, содержит 54 рисунка и 5 таблиц, состоит нз введения, четырех глав, заключения, списка литерачуры из 92 наименовании и приложения.
