纹影技术在直喷式柴油机燃烧过程研究中的应用

本文叙述了作者所设计建立的高速纹影摄影光路系统,给出了利用该系统所拍摄的纹影照片,并通过照片简单分析了柴油机缸内的喷雾和燃烧过程。结果表明,纹影技术是研究发动机缸内空气运动和喷雾燃烧过程的有效手段。     

激光弹道列阵高速技术的研究

本文简要报导了激光弹道列阵高速摄影的最新研究进展。并对几种方法获得的飞行弹体照片进行了分析比较。 激光光源配合阴影或纹影光学系统。采用适当的同步触发装置。在超高速弹道靶真空靶道上,拍摄了速度为2公里/秒到4.5公里/秒的高速飞行弹体阴影和纹影照片。多台联动也获得了成功     

激光辐照铝靶汽化过程的高速纹影诊断技术

应用高速纹影系统记录激光束辐照在Ly12铝靶时所产生的汽化羽扩张、空气爆炸波、熔融物质喷溅以及穿靶等现象.并由扫描摄影记录的轨迹图测出汽化羽的扩张速度为150～190m/s,空气冲击波速度为450～500m/s,靶表面高压蒸汽速度为5～7.8km/s。     

高速纹影摄影在分隔式柴油机工作过程研究中的应用

本文报导了作者用高速彩色纹影摄影技术研究分隔式柴油机燃烧室内空气运动、混合气形成和燃烧过程的工作。全文分以下几个主要部分: 1、主要试验装置介绍 试验工作在一台经改装的S195型柴油机上进行。选用了640型彩色纹影仪,其主反射镜通光口径为150mm。摄影机为NACE-10型16mm旋转棱镜补偿式高速摄影机,数据分析在NAC—160B胶片运动分析仪上进行。     

高速动光弹系统及其应用

高速动光弹仪是动态光弹性研究的有效诊断工具,主要用于记录各种结构在动载荷作用下,不同瞬间的应力条纹图像。研究应力波的传播规律,裂纹扩展过程,固体高速变形等。通常的动光弹仪为多火花式动光弹仪。国外也有采用静态光弹仪与转镜式高速分幅相机结合的系统。我们研究调试的动光弹系统,是在高速纹影系统中加入偏振光场,即静态光弹系统、纹影系统与转镜式高速分幅相机结合。在雷管动载荷作用下,应用高压脉冲氙灯光源,单色圆偏振光亮场,获得了不同光弹模型的清晰应力条纹图像。给出应力波的传播过程和孔附近产生的应力集中现象。该系统具有摄影频率高、曝光时间短、测试灵敏度高、适于强载荷、远距离研究大尺寸光弹模型,同时具有透射式和反射式光学系统等特点。从而为动态光。弹性研究提供了有效的测试技术和诊断系统。     

气相爆轰波的高速摄影观测

文章介绍了利用转镜高速摄影机与纹影仪组成高速纹影摄影系统观测气相爆轰波的方法。     

一种多功能的等待型高速摄影机

DJ Z等待型转镜式高速摄影机主要用于研究起点在时间上很不稳定的现象以及某些从仪器方面不可能控制的快速过程,但也可用于仪器控制目标的快速过程。 该仪器是由DJ Z—10S高速扫描摄影机和DJ Z—150F高速分幅摄影机两部份组成的。它可用于直接进行高速扫描摄影或高速分幅摄影。它具有等待和同步两种控制功能,既可作等待型用,又可作同步型用。它备有附加物镜装置可与阴影(纹影)仪或干涉仪配合进行高速阴影摄影或高速干涉摄影。它附有转向装置可使目标的运动方向变换任意角度,以便于摄影底片记录。     

二维全向偏折指示的彩色纹影技术

本文分析了刀口纹影技术显示高速流逝现象如火焰、燃烧、击波和流动等的局限性,并根据色度学颜色混合定律,设计了三色彩环滤波片代替典型纹影系统中的刀口,和用直径1毫米的小孔代替狭缝,获得了扰动场的彩色纹影图象。根据一次摄影得到的纹影象的色度变化可得到扰动场引起的光线偏折量,由此可对高速扰动场的物理特性作出简单可靠的定性评价和一定条件下可作出定量评价。文章通过实验,用直接摄影、刀口纹影、彩条彩色纹影和彩环彩色纹影四种方法,分别对代表稳定扰动场的透明不均匀材料和酒精灯火焰进行拍摄,并作了比较分析,得出彩环彩色纹影可在二维平面内的全向指示偏折量。     

利用相干光照明的纹影成像装置研究飞秒激光脉冲烧蚀铝靶喷射物相位的超快时间演化

本文提出了一种基于纹影成像装置的新型相位检测方法, 并使用该方法对飞秒激光烧蚀铝靶产生的喷射物的超快相位演化过程进行了实验研究. 与传统的纹影法不同, 本文的相位检测方法使用相干光作为成像照明光, 利用未透过样品的背景光作为参考光, 借助透过样品后在纹影装置刀口处衍射的照明光与背景照明光的干涉, 检测样品的相位; 其最显著的优点是能够清晰反映被测样品mπ或2mπ (m为整数) 的相位改变. 利用该方法, 结合抽运-探测技术, 研究了激光流量为5.4 J/cm²的50 fs脉冲激光烧蚀铝靶产生的喷射物的超快相位演化. 实验发现, 烧蚀过程中形成的喷射物可分为三个相位不同的区域, 分别对应等离子体态的喷射物、后续的垂直靶面喷射的物质和冲击波. 其中, 等离子体态的喷射物在0–9.0 ns的时间延迟内, 由于膨胀和电子复合作用, 相位变化超过π; 而后续的垂直靶面的喷射物在此时间内的相位变化没有超过π. 关键词： 相位检测方法 纹影成像技术 相干光照明 抽运-探测技术     

适用于化学动力学研究的激光纹影系统

激光纹影技术特别适合检测激波后高温快速反应的反应速率。本文建立的激光纹影系统能很好地从事化学动力学研究。并对Kiefer的激光纹影系统进行了改进,改进后的激光纹影系统测定结果稳定,操作简便。     

液电冲击波在液固介质中的传播观测*

冲击波是一种高速瞬态的强烈非线性波动现象,在流体力学和材料力学、国防军工等领域有重要的学术意义和应用价值。冲击波在液体和固体介质中的清晰观测比较困难,但这种研究又不可或缺。该文采用高压电火花放电技术在水中产生厘米级的球形空泡,空泡膨胀后接着收缩崩塌,在极短时间和极小空间内释放出的能量在水中产生冲击波。结合纹影法和动态光弹法,使用高速摄像机和脉冲激光器组成的纹影-动态光弹法冲击波观测系统,可实现冲击波在液固介质中传播过程的高分辨率观测,为进一步研究冲击波的相关理论和应用技术提供了一种实验手段。     

脉冲激光大尺寸底片高速流场摄影

高速风洞的瞬变流场及不稳定流态,由于变化迅速或流场有很多细微结构,需要时间及空间分辨率都很高的高速摄影技术。红宝石脉冲激光器作光源可得毫微秒的脉冲,把瞬变的现象冻结,在纹影仪的基础上配以合适的光学放大系统可得比通常底片大得多的纹影或阴影照片,以提高空间分辨率。这样,可得到清晰的有丰富细节的气流图象,     

稠密颗粒射流撞击壁面颗粒膜表面波纹特征

采用高速摄像仪对稠密颗粒射流撞击有限尺寸壁面的流动过程进行了实验研究,重点研究了颗粒膜及其表面波纹特征,考察了颗粒粒径、射流速度和固含率等因素对颗粒膜形态和表面波纹的影响.研究结果表明,随着颗粒粒径增大,稠密颗粒撞壁流由颗粒膜向散射模式转变.与液体射流撞壁液膜相比,颗粒膜扩展角较大,射流速度对其影响不显著.稠密颗粒射流撞壁颗粒膜表面波纹存在明显的叠加现象,颗粒膜表面波纹频率比液膜大约低一个数量级.颗粒膜表面波纹主要由射流脉动引起,表面波纹频率与射流脉动频率具有相同的数量级.     

应用于炮风洞试验的高速摄影技术

本文介绍了北京空气动力研究所应用于炮风洞试验的高速摄影技术以及试验结果。气动实验中,非定常的空气动力现象研究必须采用高速记录手段。例如模型自由飞试验,火箭级间分离模拟试验,分离流试验等。在这些试验中,采用了火花光源,频闪光源后照明重复曝光照相技术,火花纹影技术,脉冲激光阴影,纹影和全息干涉照相技术,为气动试验研究提供大量瞬时信息。     

激光诱导荧光聚焦纹影系统及超声速燃烧流场应用

纹影是一种常用的流动显示技术,广泛应用于可压缩流动显示及超声速燃烧流场实验.然而,在变Mach数超声速燃烧实验中,燃烧室总温随来流Mach数变化.受准稳态/非定常温度变化影响,光学玻璃窗口的折射率发生显著改变,影响基于密度梯度的纹影成像质量.同时,普通纹影为光程体积沿程积分,难以同二维燃烧场成像信息进行直接比较以开展燃烧与流动耦合研究.聚焦纹影技术可抑制燃烧室内高温引起的玻璃窗口折射率变化,并实现毫米级的急剧聚焦深度,获得二维流场结构,同时配合纳秒级脉宽Nd:YAG激光光源可冻结高超声速流场.在传统聚焦纹影系统基础上发展了激光诱导荧光聚焦纹影系统并应用于变Mach数超声速燃烧实验,创新点在于使用激光诱导荧光染料,以荧光作为光源消除原本激光光源中的相干噪声,同时发展了边缘增强图像处理方法.实验结果表明激光诱导荧光聚焦纹影系统及边缘增强图像处理方法能够有效消除激光光源相干噪声,捕捉二维超声速燃烧流场结构.      

温度场纹影定量测量技术

为了研究纹影系统的温度场定量测量技术,本文详细阐述了纹影技术的定量测量原理,并通过分析流场纹影图像灰度大小与未被遮挡的光源像面积的关系,提出了一种新颖的流场温度定量测量的计算方法。首先,在光学平台上搭建了透射式纹影系统,将加热平台放置在该系统的测量区域,利用CCD相机将采集到的纹影图像上传到上位机进行图像处理,然后采用该算法计算得到温度场的测量值,并与热电偶的测量值相对比。实验结果表明：在室温20℃时,将加热平台的温度分别设定为50℃和90℃,纹影系统测量得到的温度值相对误差小于10%,证明了该计算方法的可靠性,实现了以纹影技术为基础的温度场定量测量。     

基于纹影法的聚焦超声声场重建算法研究

为了从聚焦超声声场纹影图像直接重建声场声压分布图像,首先根据水中声波与光波的作用规律,利用Zernike相衬技术得到纹影系统中空间声压分布与纹影图像中光强的关系,再通过纹影系统获得聚焦超声声场实时图像,最后根据纹影系统的物理特性经过反投影重建算法重建出凹球壳聚焦超声换能器的空间声压分布。分析可知,理论声焦域横向与声轴大小分别为0.15 mm、1.4 mm,重建声场电功率为12 W时横向最接近为0.25 mm,30 W时声轴最接近为1.35 mm。与球壳换能器的理论声压分布进行对比的结果表明,该方法具有一定可行性,可以用于聚焦超声换能器的声场分布检测。     

弹体高速侵彻钢筋混凝土靶的结构变形及质量损失的实验研究

设计了高速钻地结构弹,采用35mm口径的弹道炮和100mm口径的滑膛炮,进行了0.15和1.5kg弹体在1 030~1 630m/s速度范围内侵彻钢筋混凝土靶的实验研究,对高速侵彻条件下弹体的结构响应、质量损失及生存极限速度等问题进行了探讨。结果表明:在高速侵彻混凝土过程中,弹体结构的变形破坏包括头部侵蚀/墩粗+侧壁磨蚀、弯曲/尾部破裂、破碎等形式,弹体头部侵蚀和弹体质量损失程度随撞靶初速度的增加而增加。     

方形彩色滤波片纹影技术及其在NACA0012机翼模型跨音速测试中的应用

纹影技术是一种流动显示的光学方法,它不仅可用来研究静止透明介质的物理或几何特性,还可用来研究火焰、燃烧、热传导、激波、爆炸和流动(汽体和液体)等高速流逝现象的物理特性。由于纹影技术的灵敏度高、设奋费用较低和调整方便,越来越多地被科技工作者应用。本文叙述了方形彩色滤波片纹影技术的基本原理,与普通的刀口黑     

高速摄影在流体动力学不稳定性研究中的应用

用高速摄影技术研究了高压气体膨胀驱动空气-水界面的瑞利-泰勒不稳定性,获得了空气-水界面的不稳定性清晰图像,得到气炮尖顶运动速度及湍流混合层高度增长速度与时间关系曲线。在横式激波管上用高速纹影诊断技术研究了激波作用空气-SF6界面的里克特迈耶-梅什科夫不稳定性,初步获得了实验图像,可清晰显示混合区变化过程。