Главная – Журналы – Поиск по журналам

Описана новая технология визуализации и диагностики прозрачных сред с градиентными неоднородностями - трёхмерная лазерная рефрактография, основанная на рефракции пространственно структурированного лазерного излучения, цифровой регистрации и обработке двумерных (в прошедшем излучении) или трёхмерных (в рассеянном излучении) рефракционных картин. Представлены результаты компьютерного моделирования трёхмерных рефракционных картин (3D-рефрактограмм) для сферически- и плоскослоистых сред. Приведено описание схемы установки для наблюдения 3D-рефрактограмм в рассеянном излучении, изложена методика их получения по экспериментальным двумерным рефракционным картинам и даны примеры компьютерной обработки экспериментальных данных.

Методами гильберт-оптики выполнены экспериментальные исследования эволюции вихревых структур, индуцированных скачком давления на выходном отверстии камеры. Рассмотрены различные типы оптических фильтров, реализующих преобразования Гильберта и Фуко - Гильберта. Цветная визуализация полей фазовой оптической плотности вихревых структур в воздушной среде осуществлялась с использованием линейного источника белого света и квадрантного гильберт-фильтра.

Представлено описание ряда современных оптических методов, используемых для диагностики реагирующих течений. Детально обсуждены аспекты применения современных модификаций методики PIV (Stereo-PIV, High-repetition PIV, Tomo-PIV) для измерения полей мгновенной скорости в реагирующих течениях. На примере исследования турбулентного закрученного пропановоздушного пламени и изотермической струи продемонстрированы возможности метода PIV, а также спектроскопии излучения пламени (радикала CH^*) для получения данных о пространственной структуре потока и пламени.

Рассмотрен метод квазиоптимальной обработки сигналов лазерного доплеровского виброметра (ЛДВ) для случая моногармонических колебаний. При некоторых допущениях решена задача квазиоптимального оценивания информационного параметра сигнала ЛДВ, связанного через известный постоянный множитель с относительной амплитудой вибросмещения. Предложена структура устройства оценивания. Приведены условия оптимальности метода. С помощью численного моделирования исследованы статистические характеристики получаемых оценок относительной амплитуды вибросмещения. Проведено сравнение погрешности этих оценок с границами Рао - Крамера.

Обнаружен новый тип вынужденного рассеяния света - вынужденное низкочастотное комбинационное рассеяние (ВНКР), возникающее в результате взаимодействия лазерных импульсов с акустическими колебаниями элементов структуры наноструктурированных материалов. Показано, что ВНКР образуется в средах с различным составом, с разной степенью упорядоченности и с различной морфологией. Измерены частотные сдвиги компонент ВНКР. Предложен ряд практических приложений эффекта, в частности создание с его помощью бигармонической накачки.

Исследование мотивировано появлением методов измерения размеров частиц в двухфазных потоках, основанных на локальном взаимодействии света с рассеивающей частицей. Локализация легко интерпретируется в рамках лучевой оптики частицы, которая, однако, не охватывает всех эффектов взаимодействия. Рассмотрены эффекты, выходящие за рамки традиционных представлений о суммарном действии механизмов геометрической оптики и дифракции волны на частице как на непрозрачном диске, в частности поверхностные волны и комплексные лучи. Выполненный анализ результатов математического моделирования позволил уточнить вклады эффектов в рассеяние и положение точек локализации взаимодействия с частицей.

Разработана методика моделирования рефракционных картин структурированного лазерного излучения, распространяющегося в оптически неоднородных средах. Использованы волновые модели структурированных пучков, позволяющие одновременно учитывать рефракционные и дифракционные эффекты. Представлены результаты моделирования рефракции в градиентных неоднородностях, полученные на основе метода Кирхгофа и спектрального метода.

Создан экспериментальный комбинированный оптический и тепловизионный комплекс, позволяющий исследовать рэлей-бенаровскую конвекцию жидкости в слое с двумя жёсткими изотермическими границами и со свободной верхней границей при стационарных и нестационарных температурных граничных условиях. Визуализация поверхностной структуры жидкости осуществлена методами гильберт-оптики в отражённом свете. Бесконтактный контроль толщины слоя жидкости выполнен специально разработанным дистанционным измерителем на базе микроскопа МБР-1 с узлом плавной фокусировки на основе механизма Мейера. Экспериментально исследована эволюция динамической структуры поверхности и температурного поля анализируемой жидкости и подтверждено существование течений в виде двумерных валиков с осями вращения, параллельными боковым границам (стенкам полости). Показано, что течение сильновязкой жидкости имеет тепловую гравитационную природу. Установлено соответствие эволюции термограмм и гильберт-тенеграмм поверхностных структур в различных режимах рэлей-бенаровской конвекции.

Разработан новый турбидиметрический метод определения параметров субмикронных аэрозольных сред и предложена его аппаратная реализация с использованием широкого диапазона длин волн зондирующего излучения и скоростной видеосъёмки. Для восстановления функции распределения частиц по размерам применяется оригинальный алгоритм решения обратной задачи оптики аэрозолей с помощью вычислительной технологии прямого поиска.

Разработан и опробован опытный вариант комбинированной измерительной системы (ИС) на основе флуоресцентного и малоуглового методов диагностики параметров топливовоздушного факела с использованием в качестве источника света импульсного лазера и регистратора цветного изображения сечений факела - цифровой видеокамеры. Испытания созданной ИС показали её работоспособность и возможность применения для определения характеристик перспективных распыливающих устройств в условиях барокамеры. Изучены пространственные распределения концентраций аэрозолей, создаваемых центробежной форсункой. Получены распределения средних по времени заутеровских диаметров капель, их концентрации и окружной неравномерности концентрации капель в поперечном сечении факела. Проведено исследование распыливания топлива с пластины, показавшее возможность применения этого устройства в энергетических установках для улучшения характеристик распыла по сравнению c распылом свободной струи в сносящем потоке.