Устройство для исследования двухфазных потоков
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для исследования скоростных характеристик двухфазных потоков. Целью изобретения является повышение информативности и снижение погрешностей за счет одновременного исследования потока в двух ортогональных плоскостях. Луч лазера расширяется телескопической системой 2, проходит через длиннофокусную сферическую линзу 3 и попадает на элемент 4, выполненный в виде двух голограммных цилиндрических линз, расположенных в одной плоскости таким образом, что их образующие ортогональны. При этом образуются две взаимно ортогональные световые полосы, толщина которых сформирована сферической линзой 3, а ширина-элементом 4. Установленная в задней фокальной плоскости цилиндрических линз крестообразная диафрагма 5 фильтрует рабочие пучки, сформированные голограммными линзами. Сформированными оптической системой двумя световыми полосами просвечивают исследуемый поток. Свет, рассеянный частицами двухфазного потока, регистрируется двумя расположенными ортогонально фотокамерами 5,6. 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
„„Я0„„1476391 А1 (g1) 4 G 01 P 5/20
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
»
К А BTOPCHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ
l1O ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР (21) 4233538/24-10 (22) 12.01.87 (46) 30.04.89. Бюл. ¹ 16 (72) Л.Т. Мустафина, Н.И. Ахметова, - М.П. Кит, О.А. Журавлев и Л.Н. Мединская (53) 532.574 (088.8) (56) Патент США № 3809480, кл. 356-28 (G 01 P 3/36), 1974.
Боровой В.Я . и др. Визуализация пространственного обтекания моделей с помощью "лазерного ножа". Ученые записки ЦАГИ, 1973, N- 5, с. 42-49. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ
ДВУХФАЗНЫХ ПОТОКОВ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для исследования скоростных характеристик двухфазных потоков.
Целью изобретения является повышение информативности и снижение погрешностей за счет одновременного исследования потока; в двух ортогональных плоскостях. Луч лазера расширяется телескопической системой
2, проходит через длиннофокусную сферическую линзу 3 и попадает на элемент 4, выполненный в виде двух голограммных цилиндрических линз, расположенных в одной плоскости таким образом, что их образующие ортогональны. При этом образуются две взаимно ортогональные световые полосы, толщина которых сформирована сферической линзой 3, а ширина— элементом 4. Установленная в задней фокальной плоскости цилиндрических линз крестообразная диафрагма 5 фильтрует рабочие пучки, сформированные голограммными линзами. Сформированными оптической системой двумя светOEыми полосами проcBечивают исследуемый поток. Свет, рассеянный частицами двухфазного потока, регистрируется двумя расположенными ортогонально фотокамерами. 1 ил.
14763
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения параметров потоков в аэрогаэодинамике, баллистике и т.д. при изучении газовых течений и различных двухфазных сред.
Целью изобретения является повышение информативности и снижение пог-с решностей за счет одновременного ис- 10 следования потока в двух ортогональных плоскостях.
На чертеже представлена оптическая схема устройства.
Устройство содержит последователь- 15 но соосно установленные лазер 1, расширитель в виде телескопической системы 2, расширяющий лазерный пучок, сферическую длиннофокусную линзу 3, формирующую заданную толщину свето- 20 вой полосы, цилиндрический фокусирующий элемент 4 для формирования заданной ширины световой полосы, выполненный в виде двух голограммных цилиндрических линз, расположенных в одной плоскости таким образом, что образующие их взаимно перпендикулярны крестообразную диафрагму 5, помещенную в задней фокальной плоскости элемента 4 и предназначенную для фильтра-З0 ции рабочих пучков, и фотографическую систему в виде двух фотокамер 6, 7, обеспечивающих регистрацию излучения, рассеянного частицами, попавшими в световые полосы, причем оптические 35 оси фотокамер 6, 7 расположены в плос-, костях, проходящих через образующие голограммных цилиндрических линз и оптическую ось всей системы.
Работа устройства для исследования двухфазных потоков заключается в следующем. Световой пучок от лазера
1 расширяется телескопической системой 2, проходит через длиннофокус- 45 ную сферическую линзу 3, которая, фокусируя расширенный лазерный пучок, формирует пучок с наперед заданным размером поперечного сечения — толщину световой полосы. После линзы 3 сходяшийся лазерный пучок попадает на элемент 4, при этом образуются две взаимно ортогональные световые полосы, толщина которых сформирована сферической линзой 3, а ширина элементом 4. Установленная в задней фокальной плоскости цилиндрических линз крестообразная диафрагма 5 фильтрует рабочие пучки, сформирован4
91
2 ные голограммными линзами. Образовайные оптической системой две световые полосы просвечивают исследуемый двухфазный объект 8 в двух взаимно ортогональных плоскостях, одна из которых, например, совпадает с направлением распространения двухфазного потока, а другая ортогональна ему. При повороте элемента 4 к крестообразной диафрагмы 5 вокруг оптической оси обеспечивается возможность ориентации световых плоскостей симметрично относительно оси исследуемого потока под различными углами к ней. Свет, рассеянный частицами двухфазного потока, расположенными в двух взаимно ортогональных плоскостях, регистрируется фотокамерами 6,7, оптические оси которых расположены в плоскостях, проходящих через образующие цилиндрических линз и оптическую ось всей системы, и пересекают осъ системы формирования световых полос соответственно в центрах световых полос.
Причем каждая иэ фотокамер регистри" рует излучение, рассеянное частицами, попавшими н световую полосу, сформированную голограммой цилиндрической линзой, образующая которой лежит в одной плоскости с осью этой фотографической системы. Узкий световой пучок нулевого порядка дифракции на голограммных линзах, совпадакицих с линией пересечения световых плоскостей, регистрируется обеими фотографическими системами по длине, соответствующей их полю зрения и является репером при проведении измерений.
Таким образом, устройство обеспе" чивает получение информации о двухфазном потоке в двух его сечениях с фиксацией пространственного положения световых полос и исследуемого потока. Такие возможности устройства приводят к увеличению точности и информативности измерений, поскольку исключаются ошибки, связанные с нестационарностью потока и недостаточностью привязки к положению в пространстве регистрируемых :по рассеянному излучению частиц и газодинамической составляющей потока, и одновременно фиксируется состояние потока,в направлении его распространения и по всему его сечению, перпендикулярному направлению распространения, и одно)476391
Формула изобретения
Составитель В.Власов
Редактор М.Бандура Техред Л.Олейник
Корректор Н.Король
Заказ 2150/45 Тираж 790 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãîðîä, ул. Гагарина,101 временно с этим регистрируется распределение твердой фазы в потоке по размерам частиц, а-также их скорость вдоль потока.
Устройство для исследования двухфазных потоков, содержащее оптически согласованные лазер и оптический фор- 10 мирователь, состоящий из последовательно установленных длиныофокусной сферической линзы и цилиндрического фокусирующего элемента, а также фотокамеру, при этом оптический форми- 15 рователь и фотокамера выполнены с возможностью поворота вокруг оптической оси, о.т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения информативности и снижения погрешностей эа счет одновременного исследования потока в двух ортогональных плоскостях, введены вторая фотокамера, расширитель лазерного пучка и крестообразная диафрагма, а цилиндрический фокусирующнй элемент выполнен в виде двух расположенных в одной плоскости цилиндрических голографических линз с взаимно ортогональными образуняцими, параллельными оптическим осям фотокамер, при .этом расширитель установлен за лазером перед длинно фокусной сферической линзой, а крестообразная диафрагма — в задней плоскости цилиндрического фокусирующего элемента.
