Оптические методы исследования газовых потоков

В экспериментальной аэродинамике широко используют визуальные методы исследования газовых течений. Поэтому в книге большое внимание уделено рассмотрению конструкций и принципов действия оптических приборов, позволяющих наблюдать потоки около обтекаемых поверхностей, а также количественно оценивать параметры газа, характеризующие такие потоки. [c.4]

Существует несколько методов визуального исследования газовых потоков. Наиболее распространенными из них являются оптические методы, основанные на свойстве воздуха (или вообще газа) изменять коэффициент преломления в зависимости от плотности. Специальными приборами, которыми оснащены аэродинамические трубы, можно зафиксировать на фотопластинке неоднородное поле плотностей по этому полю методами аэродинамики можно рассчитать распределение давлений и других параметров обтекающего газа. Подробно эти методы будут рассмотрены в гл. П. [c.19]

Цилиндрические образцы диаметром 64 и 32 мм использовались в опытах при температурах от 1200 до 1600° С и выше также по методике двух Био . Однако поскольку при таких температурах затруднительно использование термопар, применялись, как уже указывалось выше, оптические методы, которые, хотя и не дали возможности определить характеристики достаточно точно, были весьма полезны при оценке их при исследованиях специальных жаропрочных материалов. Получение газового потока необходимой температуры осуществлялось сжиганием керосина при коэффициенте избытка воздуха, равном единице. [c.75]

Для экспериментальных исследований создавались все более мощные сверхзвуковые трубы, в конце 40-х годов стал применяться новый тип труб — ударные трубы (первые эксперименты проведены в США в 1949 г.), получившие всеобщее признание в 50-х годах. Усовершенствование оптического метода позволило получать более четкие картины течений, проследить процесс появления скачков уплотнения, уточнить структуру течения. Экспериментальные исследования в значительной мере способствовали выяснению причин появления скачков уплотнения, условий устойчивости ударных волн, структуры ударной волны, характера взаимодействия скачков, характера потока за скачком. Эти вопросы подверглись и теоретическому изучению. В 1939 г. А. Е. Донов предложил аналитическое решение задачи о вихревом сверхзвуковом течении. Он исследовал такое течение около профиля, рассматривая некоторые комбинации дифференциальных уравнений характеристик, а также выражения для дифференциала функции тока. Затем А. Ферри (1946) с помощью метода последовательных приближений определил систему характеристик уравнения движения для вихревого сверхзвукового течения, составленного Л. Крокко в 1936 г. Пример точного решения плоской вихревой задачи газовой динамики привел И. А. Кибель (1947), это ре- [c.326]

На рис. 4.13—4.15 представлены результаты численного эксперимента по определению плотности падающего лучистого теплового потока на вертикальные конструкции в соответствии с изложенной моделью и сравнение этих результатов с экспериментальными данными й результатами расчета по традиционному методу. Экспериментальные данные, приведенные на рис. 4.13—4.15, охватывают область локальных пожаров при горении керосина с определяющим размером очага пожара 0=0,9 1,2 2,4 3 м и локальные пожары, моделируемые на фрагментах зданий, описание которых приведено в гл. 3, разд. 3.3.1, при горении керосина с характерным размером очага 1 и 2 м и при горении древесины с характерным размером 1,1 и 2,57 м. В работе П. И. Романенко и др. приведен метод расчета лучистого теплообмена между очагом пожара и тепловоспринимающей конструкцией, основанный на известных законах лучистого теплообмена между двумя твердыми серыми телами произвольной формы и ориентаций в пространстве, находящимися в оптически прозрачной газовой среде. Средние по поверхности коэффициенты облученности определяются с помощью принципа суперпозиций и соотношений взаимности для угловых коэффициентов. Как следует из рис. 4.13—4.15, разработанная модель лучистого теплообмена хорошо согласуется с экспериментальными данными во всем приведенном диапазоне экспериментальных исследований. Результаты, полученные по методу, приведенному в учебнике П. И. Романенко и др., дают практически подобные результаты для очагов пожара [c.179]

Многоканальный метод измерения можно реализовать путем пропускания через ОА-ячейку потоков излучения от одного или нескольких лазеров с различными длинами волн, модулированных различными звуковыми частотами, с последующим выделением ОА-сигналов на каждой длине волны с помощью частотно избирательных электронных фильтров. Такой метод измерения несмотря на сложность представляется полезным для экспрессного и селективного анализа состава газов при мониторинге состава атмосферы, в хроматографии и т.п. [12]. Другой вариант многоканального метода предусматривает использование нескольких ОА-ячеек, заполненные газом при различных условиях, через которые пропускают оптическое излучение с определенными характеристиками (или несколько ОА-ячеек с идентичным газовым составом, но с элементами на входе, меняющими свойства лазерного излучения) [26]. Это особенно удобно при исследовании зависимости характеристик спектра поглощения от давления газа или характеристик излучения. [c.139]

Дальнейщее развитие оптические методы исследования газовых потоков получили благодаря развитию голографии. Методы голографии являются развитием интерференционных методов и также основаны на регистрации времени запаздывания т. Однако при помощи технических средств они позволяют получить практически полную информацию об исследуемом объекте. [c.217]

Под оптическими будем понимать методы, основанные на использовании физических явлений, связанных с электромагнитным излучением видимого диапазона (0,366—0,78 мкм), распространяющимся в прозрачных газовых и жидких средах. Оптические методы принадлежат к группе неконтактных методов исследования потоков, поскольку светоизлучающие и светоприемные устройства могут располагаться вне рабочего участка экспериментальной установки, осуществляя дистанционный контроль за состоянием характеристик исследуемого потока. Оптическим приборам свойственны практическая безынерционность, высокая чувствительность и высокое пространственно-частотное разрешение. [c.214]

Область применения оптических методов охватывает многие теплофизические задачи исследование условий обтекания элементов газодинамических машин и аппаратов, исследование нестационарных газовых процессов (например, фронтов горения и взрыва), изучение турбулентной структуры пограничных слоев, струйных потоков. При помощи оптических методов стало возможным определение малых (в десятые доли микрона) термодеформаций поверхностей, на которые воздействуют мощные тепловые потоки. Изучение этого явления другими способами невозможно. Наибольшее распространение оптические методы получили в области исследований газодинамических явлений, протекающих со сверхзвуковыми скоростями. [c.214]

С развитием космических исследований вопрос изучения динамики разреженных потоков стал наиболее актуальным в теоретической и экспериментальной аэродинамике. Это послужило толчком для совершенствования оптических и, в частности, интер-ферометрических методов диагностики разреженных газовых потоков. [c.153]

Оптико-акустический (ОА) эффект — это генерация акустических волн в веществе в результате поглощения оптического излучения. Впервые это явление было обнаружено Беллом, Тиндал-лем и Рентгеном в 1981 г. Основанный на этом эффекте ОА-метод измерения поглощенной веществом энергии нашел широкое применение в практике. До появления лазерных источников он успешно использовался для решения следующих физико-техниче-ских задач количественного и качественного анализа газовых смесей измерения слабых потоков оптического излучения исследования спектров поглощения газов и паров с низким спектральным разрешением определения времени жизни возбужденных состояний атомов и молекул и т. п. Обзор работ по использованию ОА-эффекта в физико-химических исследованиях с нелазерными [c.133]

В других областях, где отсутствовали возможности применить термопары и радиационные пирометры, разработка и применение лазерных методов проводилась давно. При исследованиях горячей плазмы активные бесконтактные методы измерения температуры также начали применяться на 20-25 лет раньше [1.10], поскольку в этой области не было никакой возможности адаптировать традиционные методы из-за высокой тепловой нагрузки на термозонд, влияния распыляемого зонда на параметры плазмы, а также малой оптической толщины плазмы (при этом спектр излучения существенно отличается от равновесного). Десятки лет проводится термометрия газовых и плазменных потоков с высоким временным разрешением (нано- и микросекундный диапазоны) методами лазерной интерферометрии, спектроскопии когерентного антистоксова рассеяния света (КАРС), лазерно-индуцированной флуоресценции, поскольку традиционные методы не обеспечивают такого быстродействия, какое достигается с помощью импульсных лазеров [c.10]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...