Панорамные оптические методы диагностики в аэрофизическом эксперименте

• Автор: Павлов, Александр Алексеевич
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 326 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
1. Общие положения диссертационной работы
2. Краткая классификация оптических методов
3. Особенности использования оптических методов в
аэро физическом эксперименте
4. Влияние потока на результаты оптической диагностики
5. Используемое в работе оборудование
ГЛАВА 1. Использование адаптивных визуализирующих транспарантов в теневых методах
1.1. Ограничения применения теневых и интерференционных методов
для исследования потоков с малыми градиентами плотности
1.2. Использование в теневых методах визуализирующих
транспарантов на основе фототропных материалов
1.3. Теоретическое обоснование метода
1.4. Влияние толщины и фазовой составляющей
коэффициента пропускания АВТ
1.5. Примеры визуализации дозвуковых потоков
1.6. Использование АВТ для визуализации сверхзвуковых потоков
1.7. Исследование импульсно периодического оптического разряда
1.8. Использование АВТ для визуализации гиперзвуковых потоков
1.9. АВТ приставка к теневым приборам
1.10. Основные результаты главы
ГЛАВА 2. Интерференционные методы
2.1. Интерференция двух монохроматических волн
2.2. Интерференция диффузных волн - спекл интерферометрия
2.3. Точность определения сдвига интерференционных полос
2.4. Исследование влияния МГД эффекта на положение
присоединенного скачка уплотнения

2.5. Особенности реализации интерференционных методов
на крупных аэрофизических установках
2.6. Регистрация интерферограмм с формированием опорного
пучка от отдельного источника света
2.7. Примеры использование метода
2.8. Основные результаты главы
ГЛАВА 3. Метод лазерного ножа
3.1. Принципы работы метода
3.2. Оптические схемы реализация метода
3.3. Ввод светорассеивающих частиц и их влияние на поток
3.4. Интерпретация изображений и сопоставление результатов визуализации с данными пневмометрических измерений
3.5. Исследование обтекания треугольных крыльев
3.6. Исследование отражения ударных волн
3.7. Исследование структуры течения плоской струи
3.8. Другие примеры использования метода
3.9. Использования полевых интерферометров
для регистрации полей скорости
3.10. Схемы с многолучевыми интерферометрами
3.11. Схемы с двухлучевыми интерферометрами
3.12. Основные результаты главы
Г ЛАВА 4. Регистрация поверхностного трения
4.1. Введение
4.2. Использование полевых интерферометров
4.3. Реализация метода при малых скоростях
4.4. Реализация метода при сверхзвуковых скоростях
4.5. Применение метода в градиентных течениях
4.6. Регистрация поверхностного трения на искривленных
произвольно ориентированных поверхностях
4.7. Основные результаты главы

ГЛАВА 5. Регистрация тепловых потоков и полей давления
5.1. Краткий обзор методов регистрации тепловых потоков
и давления на обтекаемых поверхностях
5.2. Применение жидких кристаллов для регистрации температуры
5.3. Описание и теоретическое обоснование метода полос
5.4. Методика измерений и пример использования метода
5.5. Интерференционный метод регистрации полей тепловых потоков
5.6. Чувствительность и точность метода
5.7. Результаты тестовых измерений
5.8. Примеры использования метода
5.9. Интерференционный метод регистрации полей давления
5.10. Постановка и решение задачи теории упругости
5.11. Определение передаточной функции
5.12. Результаты тестовых экспериментов
5.13. Схемы регистрации в диффузном свете
5.14. Основные результаты главы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

Ъ гг

-( _ Р*?г—

тонких, достаточно широких слоях может возникать ситуация, когда луч света выходит из пограничного слоя, не пройдя полностью его ширину (рис. 2, а), в отличие от случая толстого
, „ у-. Рис-2- Прохождение приповерхностного луча.
пограничного слоя (рис. 2, о). В по- г г г
р '-г ’ > а- в тонком и б - в толстом пограничном слое.
следнем случае, при соответствующей коррекции алгоритмов обработки, можно получить некоторую количественную информацию с использованием теневых и интерференционных методов. Для тонкого слоя решение данной задачи является проблематичным. Кроме того в данных примерах не существует общей плоскости фокусировки в которой кажущееся продолжение выходящего луча (пунктирная линия) пересекает поверхность модели. Для сечения (а) это плоскость Ъ, для сечения (б) - 7,1. Это делает невозможным устранение геометрических искажений одновременно по всему контуру модели.
Не менее существенным может оказаться влияние рефракции на яркость изображения в результате прямотеневого эффекта при использовании теневых методов. Как известно, в наиболее распространенных схемах теневых методов в качестве визуализирующей диафрагмы используется нож Фуко. Яркость изображений при этом зависит от градиентов оптического пути по направлению ортогональному кромке ножа. В других реализациях, например при использовании решеток, оптических клиньев, цветных транспарантов и др., в конечные соотношения также входят градиенты оптического пути. Однако наряду с изменением яркости в результате воздействия визуализирующего элемента, данный параметр изменятся и в результате прямотеневого эффекта, зависящего от второй производной оптического пути [8]. Как отмечалось, в общем случае устранить полностью прямотеневой эффект невозможно. В результате на теневых изображениях, наряду с изменением яркости пропорциональном первой производной оптического пути, присутствуют изменения, зависящие от второй производной. Для получения количественных результатов о плотности потока в некоторой точке изображения необходимо произвести интегрирование произ-