Устройство для исследования двухфазных потоков

СОЮЗ СОВЕТСКИХсоцидяистичеснихРЕСПУБЛИК 7 Ц 9) 51) 4 С 01 Р 5 АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ н асй ванст- гоГОСУДАРСТ 8 ЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Патент США3809480,кл. 356-28 (С 01 Р 3/36), 1974.Боровой В.Я . и др. Визуализацияпространственного обтекания моделейс помощью "лазерного ножа". Ученыезаписки ЦАГИ, 1973,5, с. 42-49.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯДВУХФАЗНЫХ ПОТОКОВ(57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для исследования скоростныххарактеристик двухфазных потоков.Целью изобретения является повыше ние информативности и снижение погрешностей за счет одновременного исследования потока; в двух ортогоьных плоскостях. Луч лазераяется телескопической систем 2, проходит через длиннофокуснуюсферическую линзу 3 и попадает наэлемент 4, выполненный в виде двухголограммных цилиндрических линз,расположенных в одной плоскости таким образом, что их образующие ортогональны. При этом образуются двевзаимно ортогональные световые полосы, толщина которых сформированасферической линзой 3, а ширина -элементом 4. Установленная в заднейфокальной плоскости цилиндрическихлинз крестообразная диафрагма 5фильтрует рабочие пучки, сформироные голограммными линзами. Сформированными оптической системой двумясветовыми полосами просвечивают исследуемый поток. Свет, рассеянныйчастицами двухфазного потока, регирируется двумя расположенными ортонально фотокамерами. 1 ил.14763 40 Изобретение относится к измеритель" ной 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 повьппение информативности и снижение пог-с решностей за счет одновременного ис следования потока в двух ортогональных плоскостях.На чертеже представлена оптическая схема устройства.Устройство содержит последователь но соосно установленные лазер 1, расширитель в виде телескопической системы 2, расширяющий лазерный пучок, сферическую длиннофокусную линзу 3, Формирующую заданную толщину свето 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-З 0 ции рабочих пучков, и фотографическую систему в виде двух Фотокамер б, 7, обеспечивающих регистрацию излучения, рассеянного частицами, попавшими в световые полосы, причем оптические 35 оси фотокамер б, 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 ную сферическую линзу 3, которая, фокусируя расширенный лазерный пучок, формирует пучок с наперед заданным размером поперечного сечения - толщину световой полосы. После линзы 3 50 сходящийся 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, сформированФ 912ные 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 цилинд"рической линзой, образующая которойлежит в одной плоскости с осью этойфотографической системы. Узкий световой пучок нулевого порядка дифракции на голограммных линзах, совпадакицих с линией пересечения световыхплоскостей, регистрируется обеимифотографическими системами по длине,соответствующей их полю зрения иявляется 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 одно1476391 Формула изобретения Составитель В.ВласовРедактор М.Бандура Техред Л.Олейник Корректор Н.Король Заказ 2150/45 Тираж 790 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,01 временно с этим регистрируется распределение твердой фазы в потоке по размерам частиц, а.также их скорость вдоль потока.5 Устройство для исследования двухфазных потоков, содержащее оптически согласованные лазер и оптический фор мирователь, состоящий из последовательно установленных длиныофокусной сферической линзы и цилиндрического фокусирующего элемента, а также фотокамеру, при этом оптический форми 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 счетодновременного исследования потокав двух ортогональных плоскостях,введены вторая фотокамера, расширитель лазерного пучка и крестообразная диафрагма, а цилиндрический фокусирующнй элемент выполнен в видедвух расположенных в одной плоскости цилиндрических голографическихлинз с взаимно ортогональными образующими, параллельнымн оптическимосям фотокамер, при .этом расширительустановлен за лазером перед длинно фокусной сферической линзой, а крестообразная диафрагма - в задней плоскости цилиндрического фокусирующего элемента.