63

126 „Ćwiczenia laboratoryjne z mechaniki płynów"

powietrza - mieszaninę sadzy lub innej farby z naftą. Po pewny m czasie na pomalowanej ściance ujawniają się szukane cechy przepływu.

2.2. Metody bezkontaktowc.

Metody bezkontaktowe charakteryzują się tym, że dają możność określenia różnych cech przepływu bez wprowadzania czegokolwiek do ohszaru przepływowego. Wymagają one kosztownej aparatury, wobec czego sa_w stosowane głównie w takich przypadkach specjalnych, jak przepływy nad-dźwiękowe, przepły wy ze spalaniem itp.

Zasada pomiarów optycznych polega na wykorzystaniu istniejących w przepływie niejednorodności optycznych - różnic gęstości gazu (p), gdzie

p = f(p, t). Niejednorodności te obrazują strukturę przepły wu, tzn. wskazują na różnice prędkości, istnienie powierzchni nieciągłości, obecność frontu płomienia itp. Niejednorodności wywołują zmianę współczy nnika załamania światła n.

Przybliżony związek między współczynnikiem n a gęstością gazu p jest następujący:

(1)

n-1

- =const.

P

Wyznaczenie zmian współczynnika pozwala na określenie miejscowych gęstości gazu zgodnie z zależnością:

(2)

Ap An

-as-

p w-1

Na poniższym rys. 5. przedstawiony jest przebieg promienia świetlnego. W gazie jednorodnym promień biegnie od źródła światła Z do punktu A. natomiast w przypadku pojawienia się niejednorodności S. promień ulega odchyleniu o kąt e do punktu A. Droga promienia c zwiększy się do wartości c, gdzie c - prędkość światła, r - czas przebiegu. Wskutek zaburzenia biegu promieni następują zmiany ośw ietlenia ekranu £.

Rys. 5. Bieg promienia świetlnego.

Istnieją trzy metody opty czne:

-    metoda cieniowa: wielkością charakterystyczną jest przesuniecie Da.

-    metoda smugowa: wielkością charakterysty czną jest odchylenie kątowe

C,

-    metoda interferencyjna, wielkością charakterystyczną jest przesunięcie fazowe.

Metoda cieniowa - najprostsza z metod opty czny ch gdyż do jej zastosowania wystarcza punktowe źródło światła i ekran, który m może być bezpośrednio materiał światłoczuły .

Metoda ta pozwala na badanie jakościowe dużych niejednorodności opty cznych np. fal uderzeniowych, ze względu na małą ostrość obrazów .

Metoda smugowa - opracowana przez Popiera (1863 r.) jest najbardziej rozpowszechnioną metodą wizualizacji. W metodzie tej, znajduje zastosowanie układ soczewkowy lub zwicrciadłowy z równoległą w iąAą św iatła.