流动显示技术及其现代发展概况

本文回顾了流动显示发展的历史,以及它在流体力学研究中所起的作用。根据获取流动信息的方式不同,流动显示技术可分为两大类型。作为近代技术发展的例子,三维非对称流干涉图的定量计算、片光技术、散斑照相术、激光诱导萤光法、多普勒干涉图象显示速度场、光电信号转换激光干涉仪、以及图象处理和计算机产生数字流谱技术均作了简要的介绍。     

用激光散斑照相研究高温差自然对流换热

一、测量原理与方法 使用散斑照相测量加热竖板自然对流温度场的实验装置如图1所示。来自He-Ne激光器LS的光束经过聚焦透镜L1,针孔滤波器Al和准直透镜L2后,以一束准直平行光束通过测试段TS。前置放大透镜L_8将测试段成像在毛玻璃GG上。当激光束照射毛玻璃时,被毛玻璃粗糙表面所散射的光束会在空间形成     

差分干涉仪及在传热学研究中的应用

从原理上讨论了,渥拉斯顿棱镜差分干涉仪的特点、光路布置,以及在自然对流研究中的应用。给出了由差分干涉图计算热边界层温度分布的数学过程。实验表示,测量误差不大于4％。     

半浮区液桥振荡对流的自由面振荡

将正交光栅(20L/mm)投影在小尺度液桥表面,接受其反射的正交光栅畸变象,可反演计算出液桥自由面形状.根据这一原理,我们测量了小浮区液桥面形及其振荡的二维形变过程.该实验结果进一部揭示了热毛细振荡对流的机理,特别是自由面的三维变化特征,同时,也为空间实验完成了实验室的原理研究.     

用在激波管风洞光学测量中的氩离子激光光源

本文报告了用在激波管风洞中光学测量用的,高重复频率短脉冲,A_r~+激光光源的研制结果。把激光调制成一组高频短脉冲的光脉冲组输出,是采用了高频脉冲电流组驱动A_r~+激光器的方法。这台光源用来作为激波管风洞中光学显示仪器(阴影仪、纹影仪)的光源,提高了仪器的灵敏度,同时也是干涉仪用的良好的光源。此外还可用来作为模型自由飞测力和动导数量用的闪光光源。其性能如下。发光器件:A_r~+缴光器; 光谱范围:4880A°、5145A°等六条谱线; 工作频率:1千赫/秒——5千赫/秒;或单次光脉冲输出; 组脉冲宽度:10毫秒左右(易于任意调节); 单脉冲宽度:约5微秒; 光脉冲能量:单个光脉冲光能,足使24°定胶片在φ20mm的面积上感光黑度大于1.0以上。本文报告的电源系统,除了可以驱动离子缴光器以外,还可以用来直接驱动脉冲氙灯、氪灯等光源,其最高重复频率也达5千赫/秒,单脉冲宽度也在微秒的量级。这样就提供了一个大面积高速摄影用的频闪照明光源,其用途就更加广泛了。文中提供了有关光源性能的测试的示波照片,以及在激波管风洞中应用,拍摄的流场显示照片和模型自由飞的轨迹照片共14幅。提供了调制驱动电源的线路设计图和有关电路图。      

Experimental study on thermocapillary convection

In the present paper, the experimental studies on thermocapillary convection are reviewed. The author‘s interest is mainly focused on the onset of oscillatory thermocapillary convection,the features of oscillatory flow pattern, and the critical Marangoni number related with temperature and free surface oscillation. The coordinated measurement in a microgravity environment of a drops haft is also addressed.     

流场显示技术在流体力学中的应用和展望

一前言在现代科学研究中,实验技术是其最活跃的重要方面。现代科学研究首要的问题是根据实验结果(而不是根据猜测)建立研究对象的物理模型,然后再进行研究分析。流体力学研究中的流场显示技术,其任务就是把存在于透明介质(空气、水……等)中的流动现象,(其中很多现象是直接看不见的。)不仅设法用图像显示出来,并力求做到根据这些图像作流场某些物理量的定量测定。      

测量温度场分布的激光散斑照相计量术

本文讨论了激光散斑照相术在测量密度(或温度)扬中的应用。提出了激光散斑——纹影干涉仪的光学系统,可在同一瞬时得到一张散斑图和一张差分干涉图。对沿竖直加热平板自然对流的温度边界层进行了定量地测量。从散斑图和从干涉图中获得的实验结果符合极好。为了说明本方法的应用范围,对一个非稳定的波动甚大的本申灯火焰进行了测量。实验结果表示,激光散斑照相术更适于研究湍流场,因为干涉术在这种情况下已失去其定量计量的作用。     

微小晶体生长过程的光学诊断实验研究

将光学干涉技术与显微技术相结合,应用计算机技术、图像处理技术发展形成一种实时细观诊断的实验方法──光学细观干涉诊断技术;实时观测了KCl晶体在容积为3mm×3mm×4.5mm的生长池内的结晶过程,得到了该过程的晶体的表面形貌、生长速率、以及晶体生长尺寸与时间、浓度与时间的定量的关系,观测到由重力引起的浮力对流现象,它直接影响晶体的生长．实验表明重力对晶体生长形态有很大的影响;生长速率与浓度存在很大的依赖关系．     

半浮区液桥振荡对流的微重力实验

利用日本微重力中心８００ｍ落井装置，完成了半浮区液桥振荡对流的微重力实验，对振荡对流的典型物理量诸如内部温度、流场、自由面边缘变化及表面波进行了综合测量。实验结果给出了振荡对流由地球重力环境向微重力环境的过渡，以及不同几何参数半浮区液桥的振荡特征，并首次获得了微重力环境下热毛细对流的表面波位形及边缘振荡特征．