Файл: Кутателадзе, С. С. Пристенная турбулентность.pdf

мощью лазерного луча. В принципе эти методы имеют много преимуществ перед фотографическими, однако в настоящее время, по-видимому, их возможности ограничиваются не­ достаточной монохроматичностью излучения, так что точность измерения малых скоростей невысокая.

Фотографические методы визуализации представляют со­ бой фотографирование частиц-меток в проходящем свете или фотографирование светящихся (например, отраженным или рассеянным светом при боковом освещении) частиц-меток.

Прежде всего следует подчеркнуть, что фотографирование в проходящем свете позволяет получить на одном кадре лишь

изображение частицы в некоторой точке а фотоматериала

смещается. Если это смещение превосходит несколько ее ди­ аметров, то изображение может не получиться.

Для получения достаточного количества последовательных изображений одной и той же частицы в движении при фото­ графировании в проходящем свете необходимо либо переме­ щать фотопленку, либо применять ту или иную систему оптической развертки, чтобы при каждой последовательной экспозиции экспонировать новые участки фотоматериала. Поэтому применение проходящего света возможно лишь при киносъемке. Можно легко показать, что частота киносъемки должна быть большой, а длительность каждой отдельной экспозиции достаточно малой. Для получения резких изобра­ жений движущихся частиц экспозиция не должна превышать

183

групп по нескольку соседних кадров. Группы эти должны быть разделены достаточными интервалами времени, чтобы мгновенные поля скоростей в группах были статистически независимы. Фотографирование, таким образом, не обязатель­ но нужно вести в течение всего времени осреднения. Доста­ точно получить некоторое число групп из нескольких экс­ позиций.

Неточность измерения сдвига одной и той же частицы, изображенной на двух разных кадрах, определяется неточ­ ностью положения пленки и развертывающей системы. При­ менение каких-либо реперов, фотографируемых на каждом кадре и служащих базой отсчета, затруднительно ввиду объемности объекта съемки. Для этого необходим вспомо­

свете является снижение требований к яркости источника света.

Применение фотографирования при боковом освещении позволяет упростить фотографическую аппаратуру, однако

одной и той же движущейся частицы. При достаточно боль­ шом времени экспозиции эти изображения сливаются в непрерывный след, по длине и направлению которого можно,

184

зная продолжительность экспозиции, вычислить две проекции вектора мгновенной скорости частицы. Значительно большую точность измерения скорости можно получить, используя тот плп ilпоіі метод модуляции светового пучка; при этом полу­ чается прерывистый трек от каждой частицы.

Методы модуляции светового пучка могут быть, различны­

отпадает. Практически оказывается необходимым применять

Кроме того, всякий источник непрерывного горения требует еще il модулирующего устройства (например, ячейка Keppaf механический вращающийся затвор). В противовес этому импульсный источник такой же яркости более прост в изго­ товлении. Применение импульсного источника очень упро­ щает сам источник, по к управляющей электронной схеме предъявляет высокие требования по мощности, частоте и точ­ ности выдерживания интервалов.

Каждый из двух способов съемки (в проходящем свете и при боковом освещении) имеет свою область применения; результаты, полученные с их помощью, взаимно дополняют друг друга. Например, применение кинематографической съемки со скоростью 1000 кадр/с нерационально для получе­ ния средних значений скорости, тогда как такая съемка, про­

обеспечивающая импульсное освещение с достаточно высо­ кими параметрами.

Электронный стробоскоп состоит из двух основных частей: электронной схемы управления (рис. П. 1) и блока тиратро­ нов с накопительными, конденсаторами и импульсной лампой (рис. II.2). Работа отдельных каскадов в схеме управления поясняется рис. ІІ.З.

Каскад запуска /(см. рис. ГІ.1), служащий для согласова­ ния электронной схемы с еннхроконтактом фотопли кино­ камеры, посылает сформированный . импульс на каскад 2 с регулируемым временем задержки, что необходимо для синхронизации работы электронной схемы с затворами раз­

185-

л _

îrfÇL

Рис. IIA. Электронная схема управления.

дом Т от отдельного генератора приводят в действие формиро­ ватель 5, выдающий острые импульсы с тем же периодом Т. Запирающий каскад 3 имеет два устойчивых состояния и ос­ тается открытым до тех пор, пока пересчетиый блок с коэффи­ циентом пересчета (яг+1) (для определенности па рис. 1.1

каждый импульс направляется по отдельному каналу через предусилители 76—7г и оконечные усилители 86—8г к ти­ ратронам Ті—Т3 . Первый импульс не используется, так как интервал времени между первым и вторым импульсами из-за

586

держиваиия которых определяется стабильностью частоты

и менее. Стабильность частоты можно обеспечить, применяя кварцевый генератор с делителем частоты.

Блок тиратронов (см. рис. II.2) для получения цуга им­ пульсов тока состоит из m тиратронов, каждый из которыхдает по одному импульсу от собственного накопительного конденсатора С, что позволяет получить период Т, меньший времени восстановления электрической прочности тиратронов.

непрерывно в режиме тлеющего разряда через сопротивление Такое включение устраняет нестабильность моментов про­ боя импульсной лампы от отдельных импульсов тока. В ка­ честве импульсной лампы применялась обычная лампавспышка ИФК-120, нагрузочные характеристики которой ог­

ностная яркость разряда в этом режиме составляет по приб­

разрядной цепи около 0,5 м составляет 30—50 мкс. Еще

жигающих импульсов, работающий синхронно с тиратронами (рис. II.4).

Описанный вариант схемы блока тиратронов, имеющий m параллельных каналов, может обеспечить весьма большую

187'