Методы, основанные на собственном излучении пламен.
Для изучения быстро протекающих процессов наилучшим прибором, получившим общее признание, является скоростная кинокамера, или лупа времени, как ее иногда называют. С ее помощью можно увидеть процессы, недоступные визуальному наблюдению. Обладая высоким временным расширением (1мкс), кинокамера позволяет следить не только за высокоскоростными турбулентными факелами, но и за взрывными процессами, а также за другими нестационарными проявлениями волны горения. Кинокамеру можно использовать для изменения распределения скорости потоков за фронтом горения по следу светящихся частиц.
На собственном излучении пламен основаны также пирометрические методы. В них используется закон Стефана – Больцмана для энергии полного излучения нагретого тела:
ЕТ = s Т4 є Т,
где є Т – коэффициент черноты, а также формула Вина для монохроматической энергии излучения нагретого до температуры Т твердого тела:
Е l , Т = с1/ p * l -3 *ехр(с2/ l Т).
Методы, основанные на просвечивании пламен.
Более подробную информацию о тепловых либо концентрационных неоднородностях в газовом потоке можно получить при пропускании света через исследуемый участок пламени нагретой струи жидкости или газа, смешивающихся струй различных прозрачных жидкостей или газов и т.п. Имеющиеся в просвечиваемом объекте тепловые и концентрационные неоднородности вызывают изменение коэффициента преломления. Измерения двухмерного распределения этой величины позволяет получить информацию о поле течения, температурах и концентрациях в избранной плоскости течения. Оптической неоднородностью, или шлирой, называют малую область в прозрачной среде, в которой имеется переменный градиент коэффициента преломления света. Нерегулярное отклонение света в различных точках шлиры регистрируется на фотографиях в виде тени данного объема газа, либо тени большого участка потока жидкости или газа. При этом пучок света, проходящий через оптическую неоднородность Н (рис.2), откланяется на экране Э от точки А к А/ на угол є. Поскольку угол є мал, НА/=НА, и вследствие задержки луча SA/ во времени, на экране возникает интерференционная картинка. 
Соответствующие оптические установки позволяют измерять величину смещения луча Dа = АА/ (теневой метод), угол є (метод Теплера) либо время запаздывания луча t (интерференционный метод). В первом приближении Dа пропорциональна второй производной показателя преломления n,є ~grad n и t ~n.
|
|
|
В теневом методе (рис.3) освещенность экрана определяется расстоянием от кромки ножа Фуко до оптической оси. Этот метод пригоден для изучения явлений, связанных с резким изменением показателя преломления, например, во фронте пламени предварительно перемешанных газов или в детонационной и ударной волнах.
|
|
|
1-источник света;
2- линзы;
3-щель;
4-нож Фуко;
5-экран.
Свет от источника выходит параллельным пучком из объектива, проходящего через оптическую неоднородность. В случае d2n/dx2>0, на экране видны светлые и затененные места в результате перераспределения света шлирой. Метод позволяет получить тенеграмму исследуемого объекта сравнительно больших размеров, но, к сожалению, не пригоден для количественных исследований структуры оптических неоднородностей.
В методе Теплера (шлирен-методе) отклонения света смещает изображение источника и обуславливает изменение освещение изображения некоторой точки исследуемого поля на экране (рис. 4). Источник света S помещен в фокусе вогнутого зеркала М1, так что исследуемый объект освещенный параллельным пучком света. Второе зеркало М2 дает изображение источника в фокусной плоскости К, за которой расположена фокусная линза L, дающая изображение на экране Э или фотопластинке. Если градиент коэффициента преломления отсутствует (или равномерен в пределах разложения) на всей рабочей части, то отдельные изображения источника совпадут.
|
|
|
 |
При возникновении градиента неоднородности изображение смещается в фокусе плоскости К. Для обнаружения этого смещения в методе Теплера применяется прямоугольный источник света, а в фокусной плоскости К помещается кромка ножа Фуко. Она расположена так, что в отсутствие оптических возмущений освещение экрана равномерно. Если при появлении оптической неоднородности (возмущения) часть изображения источника смещается, то освещенность этой части изображения на экране уменьшается или возрастает на величину, пропорциональную градиенту показателя преломления, в зависимости от того, направлено ли отклонение в сторону непрозрачной части ножа или в противоположную.
Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 161; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!