ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИМИТАЦИОННЫЕ МОДЕЛИ И КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
Комплект поставки лотка включает широкий ряд экспериментальных моделей и измерительных приборов, обеспечивающих проведение широкого спектра экспериментов с потоком в открытом русле.
S6-20 Различные типы съемных водосливов с тонкой стенкой(Plate weirs S6-20). Изготовлены из нержавеющей стали
S6-21 Съемные модели водослива с широким порогом (полиэфирный стеклопластик) (Broad crested weirs S6-21)
S6-22 Лоток Вентури лотков для измерения расхода воды в открытых прямоугольных каналах (полиэфирный стеклопластик) (Venturi flume S6-22)
S6-23 Водослив практического профиля и комплект манометров - (Ogee weir and manometer board S6-23)
S6-24 Модели водосбросных плотин (полиэфирный стеклопластик) (Dam spillway models S6-24)
S6-25 Сифонный водосброс (акрил) (Siphon spillway S6-25) с регулируемым патрубком
S6-26 Саморегулирующийся сифонный водосброс - (акрил) (Self regulating siphon S6-26)
S6-27 Имитационные модели естественного рельефа дна с разным коэффициентом шероховатости - (полиэфирный стеклопластик) (Roughened beds S6-27 )
S6-28 Вибрационная свая (Vibrating pile S6-28) для изучения вихревого потока
S6-29 Модели обтекания препятствий - (полиэфирный стеклопластик) (Lift and drag balance and models S6-29).Три модели: цилиндры различного диаметра и аэродинамический профиль.
S6-30 Трубки Пито с комплектом манометров - (полиэфирный стеклопластик) (Pitot tube and manometer board S6-30)
S6-31 Водослив треугольного профиля (полиэфирный стеклопластик) (Crump weirs S6-31)
S6-32 Лоток Паршаля - (полиэфирный стеклопластик) (Parshall flume S6-32)
S6-33 Лоток WSC (Washington State College) - (полиэфирный стеклопластик) (WSC flume S6-33)-трапециобразный лоток, даже более соответствующий областям естественного канала, чем Лоток Паршаля
S6-35-A Волногенератор (Wave generator S6-35-A)
S6-36 Модель имитации берега (Beach S6-36): предствляет собой пляж для поглощения волн при использовании с S6-35 или с S6-45, а также для ослабления отраженных волн
S6-37 Система мониторинга потока (Zagni flow monitoring system S6-37),состоящая из отдельно стоящего манометра и инструментальной тележки, оснащенной трубкой Пито и соединительным трубопроводом для установки основных параметров потока жидкости в канале, включая обратный наклон, профили поверхности, профили давления и профили скорости.
S6-40 Инструментальная тележка (Instrument carrier S6-40) ,осуществляющая продольное и поперечное движение и позиционную блокировку
S6-42 Измеритель скорости в комплекте с узлами крепления к каналу. Диапазон 0.6 до 3м/сек. (Velocity meter and mountings S6-42)
H-1-2 300мм крючковый измеритель глубины воды и шпитценмасштаб (300mm scale vernier hook and point gauge)
S6-45 Волногенератор с программным обеспечением и сопутствующим оборудованием (Random wavemaker c/w software and associated hardware).
Cистема генерации волн S6-45 полностью имитирует все физические процессы, которые происходят на открытой воде. Система дает возможность моделировать не только регулярные волны,но и нерегулярные волны, имитируя нелинейные процессы. Пользователь может регулировать частотность волн, высоту гребня, волновой диапазон и т.д. Блок системы S6-45 имеет соединение с ПК, благодаря чему, можно задавать все необходимые параметры будущего состояния волны. Т.о., на основе данного устройства, подключаемого к гидравлическому лотку, можно производить научные эксперименты, отвечающие основным теориям океанских волн.
Это устройство использует навесную задвижку(плотину) в приемном резервуаре лоткового водопровода как лопасть. Блок управления S6-45 согласован с ПК ( ПК не предоставляется компанией Armfield) через интерфейс последовательной передачи данных.
Программное обеспечение для генерации волн разработано для имитации волн с длинным гребнем и моделирования морских условий:
Режимы волногенератора
> Регулярные волны
> Нерегулярные волны – фильтрованный белый шум
> Нерегулярные волны – ряд Фурье
> Пользовательский режим волнообразования
Программное обеспечение допускает использование с компьютерами на базе Windows.
Инсталляция производится с помощью специальной программы установки. В процессе установки возможно занести в базу и сохранить все соответствующие размеры лопасти.
Программе можно задавать толщину слоя воды. Высота волны, условия частотности, алгоритм движения лопости отражаются в режиме реального времени.
Моделирование морских условий:
Регулярные волны
Этот метод генерации сигнала позволяет генерировать постоянные волны стабильной повторяемости с заданной высотой и частотой.
Нерегулярные волны – метод фильтрации шума с равномерным спектром.
Этот способ генерации сигнала основывается на принципе цифровой фильтрации шума с равномерным спектром и осуществляется в реальном времени.
Три источника равномерного шума основываются либо на одиночном сдвиговом регистре, либо на многократном сдвиговом регистре, либо на случайных числах с гауссовым распределением. Шум с равномерным спектром проходит цифровую фильтрацию с тем, чтобы получить требуемый сигнал для обеспечения необходимого положения лопасти.
Параметры этого фильтра задаются с помощью осуществления быстрого преобразования Фурье, основанного на спектральной форме, которая была задана.
Преимущество такого метода в том, что он задает последовательности, которые могут варьироваться от нескольких секунд до нескольких лет, в то время как единственным требованием является достаточное количество памяти, чтобы сохранять все параметры бальности моря.
Такая способность производства долгих неповторяющихся последовательностей имеет огромное значение во время тестирования моделей, которые получают нелинейный ответ. Были произведены всесторонние испытания, подтвердившие, что волны, производимые данной системой, крайне натуралистичны и отвечают основным теориям океанских волн.
Запрашиваемые входные данные:
> масштабная модель
> спектральная форма
> длина последовательности
> условия последовательности запуска
> время работы
Условия последовательности запуска - очень полезная функция, т.к. обеспечивает точно такую же случайную последовательность, которая будет осуществляться каждый раз, когда это необходимо для сравнительных испытаний.
Кроме того, что пользователю предоставляется возможность четкого определения спектральной формы, так же доступны множество других стандартных форм, включая:
> Pierson-Moskowitz
> JONSWAP
> ITTC
> 1SSC
> Darbyshire Coastal
> Darbyshire Ocean
> Neuman
Нерегулярные волны – метод ряда Фурье
Данный метод представляет собой суммирование синусоидальных колебаний волн различной частотности и амплитуд для воспроизведения конкретного энергетического спектра. На самом деле, серии временного ряда обеспечиваются путем проведения обратного преобразования Фурье спектральных амплитуд после применения соответствующей функции передачи.
Предоставляются две дополнительные опции. При первой частотные составляющие выпускаются беспорядочной фазой. При второй составляющие имеют беспорядочную фазу и амплитуду.
Данная технология не способна осуществлять сигналы в реальном времени, поэтому требуемые величины заносятся в компьютер. Далее, во время осуществления генерации волн, эта информация о требуемых величинах считывается специальной программой 'playback'. Однажды сохраненный файл данных может использоваться каждый раз повторно.
Одиночная FFT операция не может произвести временной ряд бесконечной длины, и данная система имеет предел до 2048 значений. Более длинные последовательности, однако, доступны путем проведения ряда преобразований Фурье и слияния отдельных показания последовательностей вместе, с тем, чтобы создать одну из длин, запрошенной пользователем. Данный метод обеспечивает все те же спектральные типы, которые доступны при использовании метода фильтрации шума с равномерным спектром.
Технические характеристики
Сигнал на выходе ± 10 вольт
Стандартная бальность моря:
> Pierson-Moskowitz
> JONSWAP
> ITTC
> ISSC
> Darbyshire Coastal
> Darbyshire Ocean
> Numan
Бальность моря может характеризоваться по:
> Скорости ветра
> Скорости ветра и разгону волны (ветра)
> Частотности волн и их высоте
> Последовательности
> 16 ординат спектральной плотности
Случайные волны могут быть основаны на :
> Шумы равномерного спектра с одиночным или многократным сдвиговым регистром, либо на случайных числах, все с переменной продолжительностью испытания.
> Ряд Фурье с переменной или постоянной амплитудой и с переменной продолжительностью испытания.
> Пользовательские методы
Функция передачи:
> Автоматическая рекомпиляция сигнала лопасти с изменением функции передачи.
> Интерполяция функции передачи между определенными частотами
NB
Этот основной комплект генерации случайных волн может быть применим ко всем гидравлическим лоткам. Конфигурация лопасти может варьировать в зависимости от модели лотка.
