Способ определения распределения тепловых потоков по поверхности модели Советский патент 1991 года по МПК G01K17/00 

Изобретение относится к теплометрии и может быть использовано для измерения распределения потоков тепла по поверхности модели при испытаниях в аэродамиче- ских трубах.

Цель изобретения - упрощение способа ; в условиях монотонного нагрева при одновременном увеличении информативности.

Способ реализуют следующим образом.

На исследуемую модель наносится термоиндикаторная краска. С помощью соответствующего механизма ввода модель вводится в струю нагретого газа, формируемую соплом. В процессе испытаний модель освещается через светофильтр. Од- . новременно осуществляется фотографирование модели на негативную пленку. Для

повышения чувствительности модель целесообразно освещать от источника с узкой полосой спектра, в которой отражательные характеристики краски имеют наибольшее отличие до и после изменения ее цвета. Так, при использовании термокраски Cu2 /HgJ4/ полоса спектра для освещения должна составлять 550-700 мкм,

В момент начала воздействия на модель газовой струи открывается затвор камеры и съемка производится до момента изменения цвета краски на всей контролируемой поверхности модели. Так как коэффициент отражения термокраски в освещаемой полосе спектра при изменении цвета меняется весьма резко (в 2-4 раза), изменение освещенности кадра и, соответственно, плотности различных участков фотоснимка

Os

VI ы

00 00 Оч

модели будет также значительным. По плотности почернения отдельных участков фотоснимка можно определить время нагрева соответствующих участков поверхности модели до температуры, при которой изменяется цвет термокраски.

Плотность почернения D некоторого элементарного участка негатива можно определить по формуле

D Ен +(т0 -гн )Ек -Do,

(D

где Тн-искомое время нагрева от начальной температуры Тн до температуры ТПер изменения цвета краски;

Т0-общее время экспонирования;

Ен и Ек -освещенность данного участка негатива соответственно до и после изменения цвета покрытия поверхности модели;

J - коэффициент контрастности пленки;

Do-начальная плотность незасвеченной пленки.

Формула (1) справедлива для линейного участка характеристики (т ,Е), где t-время, Е-освещенность. Значения Ен и Ек определяются на основании предварительных градуировок, проводимых путем съемки испытуемой модели соответственно до и после изменения цвета покрытия (термоиндикаторной краски) всей поверхности модели;

Ен Ек -ехр

fDH +DO

j

)К +D( J

(2) (3)

где гг -время экспонирования негатива во время градуировки;

.Он и О -плотности почернения негатива, экспонированного при градуировке соответственно до и после изменения цвета покрытия. На основании формулы (l)-(3) получают расчетную формулу для определения времени нагрева

ттехр (D/J ) - Т0ехр DK/J )

ехр(ЬнО) - ехр(Ок/|) и затем рассчитывают величину теплового потока к участку поверхности модели

гн

(4)

(5)

0

5

0

5

0

5

0

5

Предложенным способом можно определять величину теплового потока в любой точке поверхности. Степень разрешения ограничивается лишь зернистостью фотопленки. Вся картина нагрева поверхности отображается на одном кадре, что существенно упрощает реализацию способа.

Формула изобретения Способ определения распределения тепловых потоков по поверхности модели, заключающийся во введении модели, поверхность которой покрыта термоиндикаторной краской, в струю нагретого газа, прогреве модели до момента полного изменения цвета термоиндикаторной краски на всей ее поверхности при одновременном фотографировании последней с заданной экспозицией, последующем определении времени нагрева тн участков поверхности модели от начальной температуры до температуры изменения цвета термоиндикаторной краски, по которому определяют тепловые потоки на этих участках, отличающийс я тем, что, целью упрощения в условиях монотонного нагрева при одновременном увеличении информативности, фотографирование поверхности модели осуществляют однократно с экспозицией, равной интервалу времени г0 от момента ввода модели в газовую струю до изменения цвета термоиндикаторной краски на всей ее поверхности, а время нагрева TH определяют по плотности почернения соответствующих участков полученной фотографии по формуле:

rrexp (D/J )-Г0ехр DK/J)

exp(DH(j) - ехр(Ок/1) где D - плотность почернения участка фотографии;

DH и DK - плотности почернения участков фотографии до и после изменения цвета термоиндикаторной краски, полученные в результате градуировки;

тт -время экспонирования при градуировке;

j -коэффициент контрастности фотопленки.

гн

Изобретение относится к теплометрии и позволяет упростить определение распределения тепловых потоков по поверхности модели в условиях монотонного нагрева при одновременном увеличении информативности. В процессе прогрева модели в струе горячего газа осуществляют однократное фотографирование поверхности модели с экспозицией, равной интервалу времени Τ ₀от момента ввода модели в газовую среду до изменения цвета термоиндикаторной краски на всей ее поверхности. Определяют время нагрева Τ_н участков поверхности модели от начальной температуры до температуры изменения цвета краски по плотности почернения соответствующих участков полученной фотографии. На основании полученных данных рассчитывают тепловые потоки на этих участках. Приводится формула для определения Τ_н.