Способ определения скорости изменения нестационарной газовой неоднородности

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 80 27 00 ГОСУД ПО ДЕ ОБРЕТЕНИ ДЕТЕЛЬСТВУ(46) 23.05.86. Бюл. У 19 (71) Институт высоких температур АН СССР(56) Авторское свидетельство СССР У 758043, кл. С 02 В 27/00, 1978.БцЮогпЕЖЬ 7.8, еС а 2. Ргосеейп 8 оК сЬе 15" ТпйегпаС 1 опа 2 соп 8 гевв оГ Ь 18 Ь вреей рЬоСо 8 гарЬу апй рЬоеоп 1 св, Яап-Пе 8 о, ПЗА, 1983, рр 534-535.(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СКОРОСТИ .ИЗМЕНЕНИЯ НЕСТАЦИОНАРНОЙ ГАЗОВОЙНЕОДНОРОДНОСТИ(57) Изобретение относится к .экспериментальным методам исследования нестационарных и быстропротекающих ТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР М ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ОПИСАНИЕ Н АВТОРСКОМУ. СВ процессов в прозрачных неоднородностях с помощью оптический устройств.Целью изобретения является увеличение точности определения скорости.Через оптические окна ударной трубыс помощью последовательных во времени кратковременных световых импульсов регистрируют оптические теневыекартины по методу Кранца"Шардина.Одновременно регистрируют фоторазвертку осевого сечения наблюдаемогоноля совместно со световыми импульсами. По оптическим картинам измеряют смещения газовой неоднородности,а по фоторазвертке определяют временные интервалы мезду световыми импульсами и опорной Фазой процесса,по которым вычисляют скорость изменения нестационарной газовой неоднородности (приведена расчетная Формула). 4 ил.1233( 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 % -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 исследуемого процесса обозначены на фиг. 2 теми же позиИзобретение относится к экспериментальным методам исследования нестационарных и быстролротекающих процессов в прозрачных неоднородностях(газах, жидкостях, твердых телах)с помощью оптических устройств(теневых приборов, интерферометров),Цель изобретения - увеличение точности способа определения скоростиизменения нестационарной газовойнеоднородности,На фиг. 1 изображены оптическиетеневые картины процесса отражения.ударной волны от торца ударной трубы, полученные с помощью последовательных во времени кратковременныхсветовых импульсов; на фиг. 2 - Фоторазвертка процесса отражения ударной волны совместно с кратковременными световыми импульсами; наФиг. 3 - схема оптического приборадля реализации способа; на фиг. 4Фрагмент схемы (Фиг. 3), поясняющий расположение световодов в полезрения прибора.10 15 20 25 30 35 40 50 55 Ж 9 2циями (поэиции 4, 6, 7, 8, 10), чтои на фиг. 1; Точка 15 на фоторазвертке - опорная фаза процесса, соответствующая моменту начала отражения ударной волны от торца 5 ударной трубы. Ч, и Ч - скорости падающей и отраженной ударных волн, Ч,скорость фоторазвертки. Оптический прибор для реализации способа (Фиг. 3 и 4) содержит источники света 16-19, один из которых -источник 18, оптически сопряженный сприемником-фоторегистратором 20,служит для получения длительного све-,тового импульса (его длительностьопределяется длительностью исследуемого процесса), источники 16, 17 и 19,оптически сопряженные соответственнос приемниками-Фотокассетами 21-23,служат для получения кратковременныхимпульсов света; между источникамисвета и приемниками расположены конденсорные системы 24-27; входной отражательный призменный блок 28, выполненный иэ четырех прямоугольныхпризм, катетные грани которых образуют прямоугольник, совмещенный центром с оптической осью прибора и перпендикулярный к ней, а зеркальныегипотенузные грани призм обращены всторону конденсорных систем и развернуты по отношению к одноименнымграням соседних призм на угол 90,;входную диафрагму 29 с двумя параллельными одна другой щелями; поворотное зеркало 30; объектив коллиматора 31; камеру 32 с исследуемойгазовой неоднородностью; объективприемной части 33; поворотное зеркало 34; визуализирующую диафрагмув виде четырех ножей Фуко 35; выходной отражательный призменный блок 36(выполненный аналогично призменномублоку 28), зеркальные гипотенузныеграни которого обращены в сторонуфотографических объективов 37-40,служащие для. формирования изображения теневой картины в приемниках,Изображение 41 входной щели фоторегистратора 42 в обратном ходе лучейстроится объективами 37 и 33 в исследуемом поле 43 оптического прибора. С продольной осью изображения41 щели фоторегистратора совмещенывыходы 44 световодов 45-47, входы48-50 которых размещены перед кратковременными источниками 16, 17 и19 света соответственно, 123308945 П р и м е р, Исследовался процесс отражения падающей ударной волны 4 от торца 5 прямоугольного канала ударной трубы (фиг. 1 и 2), Скорость падающей ударной вопны 4 равна Ч =2,5 км/с, отраженной, 8 - Ч =1,0 км/с.При определении скорости перемещения тройной точки 9 в направлении от стенки ударной трубы к ее оси осуще 10 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 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 щение Уе тройной точки за время между двумя световыми импульсами: ЬУ =Уу-У .4. По фоторазвертке (фиг, 2) измерялись расстояния К и К (в нап равлении временной координаты) от опорной фазы процесса (от точки 15) до точек 13 и 14. По этим расстояниям определялось время Су между кратковременными световыми импульсами: С, = 1, /Ч , где Ч - скорость фоторазвертки.По Г, и Г определялось временное запаздывание Т и 1 этих световых импульсов относительно момента отражения ударной волны от торца трубы, т.е. относительно опорной фазы процесса (точки 15): =Р /Чое Р5. Рассчитывалось значение динамического параметра процесса - средней скорости Ч тройной точки 9 в эа(+г)МР данный момент времени С2 Ч, после начала процесса отражения волне по формуле у - ф в " в -.у . ОпреР г деленная таким образом скорость тройной точки 9 через =50 мкс после отражения ударной волны от торца трубы составляет величину Ч.=500 м/с. (М и Мл - масштабы оптических картин и развертки соответственно).Формула изобретенияСпособ 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, о т л и ч а ю щ и й с я 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 формулееу,е Иу(; ,) где аУ - величина смещения газовой11неоднородности на оптических картинах за времямежду -м и 1-м свето -выми импульсами; М - масштаб оптических картин;- расстояния на фоторазвертке от опорной фазы процесса до точек, соответствующих -му,и 1-мусветовым импульсам; М - масштаб фоторазвертки; Ч - скорость фоторазвертки; Ч - скорость изменения неоднородности в момент вре(Ы;+1;)Мрмени 12 чР1233089 Составитель С. ЛукишовТехред О.Гортвай рректор М. Максимищи едактор С. Лыкова Заказ 2765/ Тираа 501 ИИПИ Государственного комитета С о делам изобретений и открытий Иосква, Ж, Раушская наб., д