Способ определения скорости изменения нестационарной газовой неоднородности

 

Изобретение относится к экспериментальным методам исследования нестационарных и быстропротекающих процессов в прозрачных неоднородностях с помощью оптический устройств. Целью изобретения является увеличение точности определения скорости. Через оптические окна ударной трубы с помощью последовательных во времени кратковременных световых импульсов регистрируют оптические теневые картины по методу Кранца-Шардина. Одновременно регистрируют фоторазвертку осевого сечения наблюдаемого поля совместно со световыми импульсами . По оптическим картинам измеряют смещения газовой неоднородности, а по фоторазвертке определяют временные интервалы между световыми импульсами и опорной фазой процесса, по которым вычисляют скорость изменения нестационарной газовой неоднородности (приведена расчетная формула ). 4 ил. t (Л с о со 00 о эо ;О

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1,.SU„„

51 4 С 02 В 27/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ.

Р

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ / -

Н АВТОРСКОМУ. СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3742339/24-10 (22) 22.05.84 (46) 23.05.86. Бюл. У 19 (71) Институт высоких температур

АН СССР (72) А.И. Харитонов, В.П. Фокеев, В.С. Сухоруких и А.А. Калачев (53) 535 ° 891(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 758043, кл. G 02 В 27/00, 1978.

Sukhorukikh V.S. et af. Proceeding of the 15 " International congress of high speed photography and

photonics, San-Diego, USA, 1983, рр. 534-535. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СКОРОСТИ .ИЗМЕНЕНИЯ НЕСТАЦИОНАРНОЙ ГАЗОВОЙ

НЕОДНОРОДНОСТИ (57) Изобретение относится к .экспериментальным методам исследования нестационарных и быстропротекающих процессов в прозрачных неоднородностях с помощью оптический устройств.

Целью изобретения является увеличение точности определения скорости.

Через оптические окна ударной трубы с помощью последовательных во времени кратковременных световых импульсов регистрируют оптические теневые картины по методу Кранца"Шардина.

Одновременно регистрируют фоторазвертку осевого сечения наблюдаемого ноля совместно со световыми импульсами. По оптическим картинам измеряют смещения газовой неоднородности, а по фоторазвертке определяют временные интервалы между световыми импульсами и опорной фазой процесса, по которым вычисляют скорость изменения нестационарной газовой неоднородности (приведена расчетная формула). 4 ил.

Ж9 2 циями (поэиции 4, 6, 7, 8, 10), что и на фиг. 1; Точка 15 на фоторазвертке — опорная фаза процесса, соответствующая моменту начала отражения ударной волны от торца 5 ударной трубы. U u V — скорости падающей и отраженной ударных волн, V скорость фоторазвертки.

1233(Изобретение относится к экспериментальным методам исследования не— стационарных и быстролротекающих процессов в прозрачных неоднородностях (газах, жидкостях, твердых телах) с помощью оптических устройств (теневых приборов, интерферометров).

Цель изобретения — увеличение точности способа определения скорости изменения нестационарной газовой неоднородности.

На фиг. 1 изображены оптические теневые картины процесса отражения .ударной волны от торца ударной трубы, полученные с помощью последовательных во времени кратковременных световых импульсов; на фиг. 2 — фоторазвертка процесса отражения ударной волны совместно с кратковременными световыми импульсами; на фиг. 3 — схема оптического прибора для реализации способа; на фиг. 4 фрагмент схемы (фиг. 3), поясняющий расположение световодов в поле зрения прибора.

На фиг. 1 показаны теневые картины 1-3 процесса отражения падающей ударной волны 4, полученные с помощью трех последовательных во времени кратковременных световых импульсов. Ударная волна отражается от торца 5 ударной трубы. Перед падающей ударной волной находится область 6 невозмущенного газа, за ней — область 7 ударного нагретого газа. После отражения падающей ударной волны от торца в обратном направлении начинает двигаться отраженная ударная волна 8. Вблизи боковых стенок ударной трубы (сверху и снизу) образуется тройная точка 9 A -конфигурации волн, возникающей в результате взаимодействия отраженной ударной волны с пограничным слоем на боковых стенках ударной трубы. Область 10 — область возмущенного газа. за отраженной ударной. волной.

На фиг. 2 показана фоторазвертка 11 сечения теневой картины, расположенного вдоль оси ударной трубы.

На фоторазвертке зарегистрированы процесс отражения ударной волны совместно с кратковременными световыми импульсами 12-14, с помощью которых получены теневые картины 1-3, изображенные на фиг. 1. Ударные волны и области газа исследуемоro процесса обозначены на фиг. 2 теми же пози10

3S

Оптический прибор для реализации способа (фиг. 3 и 4) содержит источники света 16-19, один из которых— источник 18, оптически сопряженный с приемником-фоторегистратором 20, служит для получения длительного све-. тового импульса (его длительность определяется длительностью исследуемого процесса), источники 16, 17 и 19, оптически сопряженные соответственно с приемниками-фотокассетами 21-23, служат для получения кратковременных импульсов света; между источниками света и приемниками расположены конденсорные системы 24-27; входной отражательный призменный блок 28, выполненный иэ четырех прямоугольных призм, катетные грани которых образуют прямоугольник, совмещенный центром с оптической осью прибора и перпендикулярный к ней, а зеркальные гипотенузные грани призм обращены в сторону конденсорных систем и развернуты по отношению к одноименным граням соседних призм на угол 90,; входную диафрагму 29 с двумя параллельными одна другой щелями; поворотное зеркало 30; объектив коллиматора 31; камеру 32 с исследуемой газовой неоднородностью; объектив приемной части 33; поворотное зеркало 34; визуализирующую диафрагму в виде четырех ножей Фуко 35; выходной отражательный призменный блок 36 (выполненный аналогично призменному блоку 28), зеркальные гипотенузные грани которого обращены в сторону фотографических объективов 37-40, служащие для= формирования изображения теневой картины в приемниках, Изображение 41 входной щели фоторегистратора 42 в обратном ходе лучей строится объективами 37 и 33 в исследуемом поле 43 оптического прибора. С продольной осью изображения

41 щели фоторегистратора совмещены выходы 44 световодов 45-47, входы

48-50 которых размещены перед кратковременными источниками 16, 17 и

19 света соответственно.

1233089

Пример. Исследовался процесс отражения падающей ударной волны 4 от торца 5 прямоугольного канала ударной трубы (фиг. 1 и 2). Ско— рость падающей ударной вопны 4 равна V» =2,5 км/с, отраженной, 8—

V =1,0 км/с.

При определении скорости перемещения тройной точки 9 в направлении от стенки ударной трубы к ее оси осуще10 ствляются следующие операции.

1. Через оптические окна ударной трубы с помощью последовательных во времени кратковременных световых импульсов (длительность каждого импуса 0,5 мкс) регистрировались оптические теневые картины по методу

Кранца-Шардина. Три таких картины

1-3 схематически показаны на фиг. 1.

Для определения скорости тройной точки 9 в данном случае пригодны картины 2 и 3, на которых она видна.

2. За время протекания процесса осуществлялась, кроме того, регистрация фоторазвертки осевого сечения наблюдаемого поля процесса совместно с кратковременными световыми импульсами. Фоторазвертка процесса регистрировалась с помощью длительного светового импульса (500 мкс). По схематически показанной фоторазвертке 12 (фиг. 2) можно проследить за движением областей газа 6, 7 и 10 и ударных волн 4 и 8 вдоль оси ударной трубы. Опорной фазой процесса (от- 35 счетной временной точкой процесса) в данном случае является точка 15 на фоторазвертке, соответствующая моменту начала движения ударной волны от торца 5 ударной трубы. Временная 40 развертка кратковременных световых импульсов представлена на фоторазвертке 12 в виде точек (почернений на фотопленке) 12-14.

3. По теневым картинам 2 и 3 (фиг. 1) измерялись расстояния (в направлении оси У) соответственно

У, и У от тройной точки 9 до верхней (или нижней) стенки ударной трубы и вычислялось относительное сме- о щение У,< тройной точки за время между двумя световыми импульсами:

hY» =У -У» .

4. По фоторазвертке (фиг. 2) измерялись расстояния P и 1 (в нап- Ы равлении временной координаты) от опорной фазы процесса (от точки 15) до точек 13 и 14. По этим расстоялиям определялось время t„ между кратковременными световыми импульсами: С, = E, /3 где V — скорость фоторазвертки.

По Г, и Г определялось временное запаздывание t и t этих световых импульсов относительно момента отражения ударной волны от торца трубы, т.е. относительно опорной фазы процесса (точки 15): =P, /V,, К /7

5. Рассчитывалось значение динамического параметра процесса — средней скорости V тройной точки 9 в эа(» +4) 1 данный момент времени

2V после начала процесса отражения волне по формуле у — Е- — "— - . ОпреР» г деленная таким образом скорость тройной точки 9 через t--50 мкс после отражения ударной волны от торца трубы составляет величину V<.=500 ì/c. (M и M> — масштабы оптических картин и развертки соответственно).

Формула изобретения

Способ определения скорости изменения нестационарной газовой неоднородности, заключающийся в регистрации оптических картин исследуемого поля в различные моменты времени по методу Кранца-Шардина посредством последовательной серии световых импульсов, измерении по оптическим картинам смещений газовой неоднородности по исследуемому полю, определении временных интервалов между световыми импульсами и опорной фазой процесса и вычислении но смещениям и временным интервалам скорости изменения неоднородности, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности определения скорости, дополнительно регистрируют фоторазвертку газовой неоднородности совместно со световыми импульсами и по ней определяют временные интервалы между световыми импулЬсами и опорной фазой процесса, причем скорость изменения газовой неоднородности вычисляют по формуле где a× вЂ” величина смещения газовой

11 неоднородности на оптических картинах за время

1233989

F. и g..э между i-м и j-м свето— выми импульсами;

N — масштаб оптических карk тин; — расстояния на фоторазвертке от опорной фазы процесса до точек, соответствующих 1-му .и j --му световым импульсам;

M — масштаб фоторазвертки;

V< — скорость фоторазвертки; V — скорость изменения неоднородности в момент вре-. (E;+f;)Мр мени tr Vp

1233089

Составитель С. Лукишова

Редактор С. Лыкова Техред О.Гортвай Корректор М. Максимыпинец

Заказ 2765/47 Тира к 501 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4