Научный журнал
Международный журнал экспериментального образования

ISSN 2618–7159
ИФ РИНЦ = 0,431

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СРЕДСТВ ВИДЕОТЕХНИКИ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ НЕСТАЦИОНАРНЫХ ОТРЫВНЫХ ТЕЧЕНИЙ В АЭРОДИНАМИЧЕСКОМ ЭКСПЕРИМЕНТЕ

Гилев В.М. 1, 2 Саленко С.Д. 2 Шпак С.И. 1
1 ФГБУН Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН
2 Новосибирский государственный технический университет
1. Кураев А.А., Обуховский А.Д., Однорал В.П., Подружин Е.Г., Саленко С.Д. Лабораторный практикум по аэродинамике. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2001. – 52 с.
2. Гилев В.М., Батурин А.А., Саленко С.Д., Слободской И.В. Автоматизация сбора и обработки данных при проведении экспериментов в учебной аэродинамической трубе // Международный журнал экспериментального образования. – 2010. – № 7. – С. 112–114.
3. Гилев В.М., Саленко С.Д., Слободской И.В. О стабилизации скорости потока в рабочей части аэродинамической трубы // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2013. – № 8-3. – С. 130–131.
4. Башуров В.В., Гилев В.М., Саленко С.Д., Слободской И.В., Шпак С.И. Автоматизированное управление экспериментальным оборудованием аэродинамической трубы дозвуковых скоростей // Современные наукоемкие технологии. – 2014. – № 10 . – С. 128-130 URL: http://www.rae.ru/snt/?section=content&op=articles&month=10&year=2014.
5. Гилев В.М., Шпак С.И. Особенности построения автоматизированных систем для проведения комплексных аэродинамических экспериментов // Международный журнал экспериментального образования. – 2015. – № 2 – 1. – С. 54–55. URL: http://elibrary.ru/item.asp?id=22827859.
6. Автоматизированный сбор данных и управление нестационарным аэродинамическим экспериментом [Электронный ресурс] / В.В. Башуров, В.М. Гилев, С.Д. Саленко, И.В. Слободской, С.И. Шпак // Индустриальные информационные системы. ИИС-2015 : сб. тез. докл. Всерос. конф. с междунар. участием, Новосибирск, 20–24 сент. 2015 г. – Новосибирск, КТИ ВТ СО РАН, 2015. – С. 10–11. – Режим доступа: URL: http://conf.nsc.ru/files/conferences/iis2015/299241/ThesisIIS2015.pdf.

Описана методика, предназначенная для визуализации и сбора экспериментальных данных с использованием средств видеотехники. Представляемая методика использовалась при исследовании нестационарных отрывных течений в аэродинамической трубе дозвуковых скоростей.

В Новосибирском государственном техническом университете (НГТУ) широко проводятся экспериментальные исследования нестационарных отрывных течений в аэродинамической трубе дозвуковых скоростей Т-503 [1]. Данные исследования имеют важное фундаментальное и прикладное значение, так как позволяют выявить причины возникновения нестационарных колебаний элементов различных механических конструкций, которые нередко могут приводить к разрушению промышленных сооружений (мостов, зданий и т.п.) [2].

Используемая при проведении экспериментальных исследований аэродинамическая труба оснащена координатной системой для подведения установленных в ней датчиков в заранее заданную область рабочей части аэродинамической трубы. Имеется система управления двигателем вентилятора, которая обеспечивает автоматическое поддержание постоянной скорости потока в рабочей части аэродинамической трубы. Для измерения нагрузок на моделях, установленных в рабочей части аэродинамической трубы, используются тензометрические аэродинамические весы. Установка также оснащена набором датчиков для измерения давления в разных точках аэродинамической трубы [3].

Для обеспечения эффективной работы аэродинамической трубы силами сотрудников кафедры аэрогидродинамики (АГД) НГТУ и специалистов Института теоретической и прикладной механики (ИТПМ) СО РАН в настоящее время за счет средств РФФИ создается система управления и сбора экспериментальных данных представляемой аэродинамической установки [4].

Основой системы является автоматизированное рабочее место экспериментатора (АРМЭ) [4, 5], которое представляет собой комплекс программ и вспомогательного оборудования (оборудование комплекса представлено в [6]). Данная работа посвящена описанию программно-аппаратных средств создаваемой системы автоматизации, которая предназначена для сбора и накопления экспериментальных данных при проведении экспериментальных исследований в аэродинамической трубе.

При проведении экспериментов существенное внимание уделяется сбору видеоинформации описываемых явлений, как наиболее наглядного и эффективного способа регистрации данных при проведении экспериментальных исследований.

Ввод видеоизображений в ЭВМ

Для ввода видеоинформации в ЭВМ используется видеокамера Logitex HD Webcam C310. Для работы с видеокамерой в системе [2, 4] была разработана компьютерная программа сбора видеоинформации, работа с которой производится в специальном окне на экране видеомонитора. В нем размещены два графических подокна, с помощью которых обеспечивается управление работой программы. В левом окне выводятся результаты перехвата изображения, поступающего из камеры в реальном масштабе времени с частотой, заданной длительностью паузы в основном окне. Вывод происходит при нажатой кнопке «Video». При этом на экране монитора для удобства экспериментатора появляется дополнительная панелька управления видеокамерой, с помощью которой можно настроить резкость и обзор кадра.

Когда требуется записать данные на диск, в окне «Nmax» задается количество снимков (кадров), которые необходимо записать. После этого следует нажать кнопку «Write». Запись производится на диск компьютера в папку «…//Capture» в виде файлов N.jpg, где N – «номер кадра». По достижении заданного количества кадров запись автоматически прекращается. Помимо записи в системе также предусмотрена возможность просмотра записанных кадров.

Просмотреть записанные файлы можно в правом окне, задав предварительно в режиме диалога имя файла. Для этого нужно нажать кнопку «Read». И выбрать необходимый файл. Следует отметить, что читать и просматривать можно любые графические файлы (а не только записанные данной программой). Очистить данное окно можно нажатием кнопки «Clear».

Заключение

Таким образом, в данной работе представлено описание программно-технических средств, созданных для ввода, хранения в компьютере и визуализации видеоизображений исследуемых нестационарных отрывных течений. Использование описываемых программно-технических средств позволяет в любой момент времени просматривать и анализировать записанные в течение эксперимента видеокадры. И тем самым повысить эффективность проведения исследований изучаемых нестационарных течений.

В дальнейшем предполагается разработка программных средств и соответствующих технологий, с помощью которых будет производиться математическая обработка введенных видеоизображений. Все это будет способствовать выяснению механизмов возникновения и развития нестационарных колебаний потока в исследуемом течении. И, таким образом, предложить пути предотвращения разрушения реальных строительных конструкций, которые моделируются в эксперименте.

Представляемая работа выполнялась при финансовой поддержке грантов РФФИ № 14-07-00421 и 12-07-00548.


Библиографическая ссылка

Гилев В.М., Саленко С.Д., Шпак С.И. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СРЕДСТВ ВИДЕОТЕХНИКИ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ НЕСТАЦИОНАРНЫХ ОТРЫВНЫХ ТЕЧЕНИЙ В АЭРОДИНАМИЧЕСКОМ ЭКСПЕРИМЕНТЕ // Международный журнал экспериментального образования. – 2016. – № 11-1. – С. 68-69;
URL: http://expeducation.ru/ru/article/view?id=10695 (дата обращения: 18.01.2020).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074