Разработка методики и устройства оптического контроля скоростных характеристик высокотемпературных двухфазных струй

• Автор: Шарлаев, Евгений Владимирович
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Барнаул
• Количество страниц: 166 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава 1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ КОНТРОЛЯ СКОРОСТИ ЧАСТИЦ В ГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ ПОТОКАХ, ПОСТАНОВКА ЦЕЛИ И ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ
1.1. Анализ объекта исследований
1.2. Анализ методов и устройств контроля скоростных характеристик гетерофазных потоков
1.3. Обоснование цели и задач исследований
1.4. Выводы из первой главы
Глава 2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ РАЗРАБАТЫВАЕМОЙ МЕТОДИКИ КОНТРОЛЯ ДВУХФАЗНЫХ ПОТОКОВ
..4 +
2.1. Математическое описание параметров двухфазных потоков
* '»
2.2. Теоретическое обоснование методики контроля скоростных
характеристик двухфазных дисперсных потоков
2.3 Оценка погрешности методики контроля скоростных характеристик двухфазного потока
2.4. Выводы из второй главы
Глава 3. ПРИБОРЫ КОНТРОЛЯ СКОРОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ДВУХФАЗНЫХ ПОТОКОВ
3.1. Принципы построения оптоэлектронных средств контроля
3.2. Устройство оптического контроля скорости и температуры “ЛИСТ-ИК”
3.3. Скоростной оптоэлектронный прибор изображений “ПРИЗ-14/20”
3.4. Прибор контроля скоростных характеристик высокотемпературных потоков “РСВП С9-8”

Глава 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СТРУЙ
4.1.Исследование скоростных характеристик топливных двухфазных струй на экспериментальном стенде
4.2.Исследование пространственно-временных характеристик струй ДГН на экспериментальном стенде “Катунь-М”
4.3.Исследование скоростных характеристик струй ДГН на экспериментальном стенде “Катунь-М”
4.4. Выводы из четвертой главы
Основные выводы и результаты работы
Заключение
Литература
Приложения
ВВЕДЕНИЕ
Совершенствование технологических процессов, контроля качества, а также осуществление сложных производственных процессов невозможно без применения приборов контроля. Применение многих приборов в ряде современных технологий на основе высокотемпературных быстропроте-кающих процессов ограниченно или невозможно, так как не учитывают дисперсность сред, высокую температуру, скорость самого процесса. Особый интерес составляют процессы обработки материалов газо-термическми технологиями сочетающие перечисленные условия. Использование приборов контроля в условиях технологического режима позволяет установить зависимость качества покрытия от параметров процесса, и контролировать на стадии работы.
Применение методов оптического контроля и приборов с цифровой обработкой аналогового сигнала импульсных дисперсных потоков позволяет выявлять взаимосвязь между контролируемыми данными и основными параметрами технологического процесса. Существующие методы контроля гетерофазных потоков направлены на определение кинематических параметров фронта ударной волны, средних вдоль потока или какой-то отдельной частицы. Реальный поток обладает некоторым отклонением от средних параметров движения. Восстановить распределение этих параметров возможно оптическими методами контроля.
Одним из важных технологических параметров является скорость и импульс потока. Однако контроль скорости потока оптическими методами часто требует учитывать многокомпонентность, гранулометрический состав и температуру частиц. Применение существующих методов и приборов на их основе в силу их ограниченности создает предпосылку для создания новых. Для создания более эффективных методов необходимы до-

щью телескопической системы 2 фокусируются в исследуемую область потока, а с помощью призменной сборки 3 устанавливается базовое расстояние между зондирующими лучами в диапазоне 1-10 мм. Движение неоднородностей в обоих сечениях отразится на экране осциллографа сдвинутыми относительно друг друга кривыми изменения оптического пропускания струи за период впрыскивания топлива. Скорость движения неоднородностей вычисляется из отношения известного базового расстояния к интервалу времени сдвига биений при пропускании лучей через топливный поток в продольном сечении потока. Такое поведение скорости, по мнению автора работы [14], связано с разрушением ядра во фронтальной зоне потока. Недостатком метода контроля скоростей движения топливных неоднородностей является отсутствие объективного критерия в определении интервала времени сдвига кривых пропускания световых лучей полидисперсным топливным потоком. Одним из самых распространенных оптических методов определения функции распределения по размерам частиц является метод малых углов (ММУ) [37, 38], основанный на измерении функции рассеяния плоской световой волны в малых углах после прохождения ее через среду, содержащую дисперсные частицы. На рис. 1.11 приведена схема прибора, реализующего ММУ для определения функции распределения по размерам частиц в осесимметричной плазменной струе, содержащей напыляемые частицы [12].
Луч света от лазера 1, пройдя через коллиматор 2, рассеивается на частицах, вводимых в струю 3, собирается объективом 4 на неподвижной горизонтальной щели 5. С помощью вращающегося диска 6 с вырезанными в нем радиально расположенными щелями, рассеянный на частицах свет сканируется по углу рассеяния 9. Линза 7 собирает свет, прошедший через щели 6 и 5 на катоде фотоумножителя 8, перед которым размещен узкополосный интерференционный фильтр 9, пропускающий свет на длине волны