Существующие способы исследования структуры потока жидкости и газа имеют существенные недостатки. Так, при измерениях зарождения и развития турбулентных неоднородностей потока с помощью термоанемометра возникает необходимость введения в поток насадка, который может в некоторой степени влиять на характер течения; аппаратура термоанемометра громоздка и сложна в эксплуатации; термонить насадка имеет незначительную механическую прочность.
Предлагаемый способ позволяет производить анализ структуры и формы потока без внесения инородных возмущений в движущийся поток с помощью сравнительно несложного оборудования. Этот способ исследования структуры турбулентных, переходных и ламинарных течений основан на явлении рассеяния светового потока. Для его осуществления световой поток пропускают через исследуемый участок среды, получаемый при этом рассеянный свет регистрируют фотоумножителем (фотосопротивлением).
Выходной сигнал фотоумножителя может быть зарегистрирован на осциллографе или подан на спектроанализатор. Кроме того, для определения среднеквадратичной величины пульсационного компонента предварительно усиленный выходной сигнал фотоумножителя может быть измерен с помощью термопреобразователя.
На чертеже схематически изображено устройство, применяемое для осуществления указанного способа исследования структуры течений.
Устройство состоит из осветителя с объективом и диафрагмой 1, оптико-механической системы для отбора рассеянного света из исследуемого участка с фотоумножителем 2, усилителя 3, блока измерения выходного сигнала фотоумножителя 4 (осциллограф, спектроанализатор, термопреобразователь).
№ 149926- 2 При исследовании структуры течений световой поток 5 из осветителя проиух::1Люр через исследуемый участок среды 6, заключенной в трубу 7. С помощь р оптико-механической системы для отбора рассеянного света noTdK 5 передают на фотоумножитель. Выходной сигнал с ф тоумиожителя усиливают с помощью усилителя и в зависимости от характера дальнейших исследований подают на один из элементов 6ft(fK.S измерения выходного сигнала фотоумножителя (осциллограф, спектроанализатор или термопреобразователь). При этом по частоте и амплитуде выходного сигнала фотоумножителя судят о структуре исследуемого течения.
Если жидкйсть находится в состоянии покоя или очень медленно течет, то никаких колебаний величины рассеянного светового потока практически не наблюдается. При приближении скорости течения жидкости к ее критическому значению уже в ламинарном потоке возникают заметные колебания интенсивности рассеянного светового потока. В переходной области течения потока амплитуда этих колебаний значительно усиливается. Дальнейшее увеличение скорости течения жидкости приводит к возникновению, наряду с низкочастотным, более высокочастотных пульсаций, а при полностью развитом турбулентном потоке низкочастотные пульсации исчезают, сменяясь высокочастотными пульсациями.
При проведении исследований предложенным способом пульсационный компонент рассеянного светового потока для ламинарного течения отсутствует. В турбулентном потоке возникающий пульсационный компонент рассеянного света приводит к появлению на выходе фотоумножителя сигнала переменной величины. Переменная составляющая выходного сигнала, вызванная пульсационным компонентом рассеянного светового потока, усиливается и регистрируется на блоке измерения.
Предлагаемый способ позволяет проводить анализ структуры течения без внесения инородных возмущений в движущийся поток и по имеющемуся заключению обладает промышленной полезностью.
Пред.мет изобретения
Способ исследования структуры турбулентных, переходных и ламинарных течений, преимущественно жидкостей, основанный на явлении рассеяния светового потока, с использованием в качестве регистрирующей и анализирующей аппаратуры фотоумножителя (фотосопротивления), шлейфового (катодного) осциллографа или спектроанализатора, отличающийся тем, что, с целью исключения влияния инородных возмущений, вызванных внесением, например, зонда,в исследуемую среду, световой поток пропускают через исследуемую среду, рассеянный свет регистрируют фотоумножителем, полученный сигнал подают на щлейфовый осциллограф или спектроанализатор и по частоте и амплитуде записанного сигнала судят о структуре исследуемого течения.
II
