ИСТИНА

Рефракционные оптические методы, применяемые в исследованиях сверхзвуковых течений в газах, процессов тепломассопереноса в газах и жидкостях, являются бесконтактными, а потому не искажают исследуемое течение, и позволяют получать двумерные и трехмерные поля показателя преломления и связанных с ним величин (температура, плотность, концентрация) с высоким пространственным и временным разрешением. Одним из таких методов является теневой фоновый метод (ТФМ, BOS), получивший широкое распространение благодаря простоте экспериментальной реализации. Он основан на сравнении двух снимков фонового экрана. Один снимок (опорный) делают через среду с постоянным показателем преломления, другой (рабочий) ― через исследуемое течение. Автоматическое сравнение изображений позволяет найти поле смещений элементов фона, которое пропорционально градиенту показателя преломления. Решая затем уравнение Пуассона, можно получить мгновенное двумерное или осесимметричное (усредненное вдоль луча) распределение показателя преломления, а из него определить поля плотности и/или температуры. Данным методом, однако, нельзя получать поля скорости и давления, а также проводить измерения для течений со значительными локальными градиентами показателя преломления (ударные волны и пограничные слои). Поэтому актуальной является задача совершенствования оптических методов с целью расширения их возможностей по изучению течений в прозрачных средах. В настоящее время можно существенно расширить как саму методику, так и возможности получения других теплофизических параметров (поля скоростей и давлений). Такое развитие методики соответствует современным тенденциям. Достаточно вспомнить быстрое развитие метода PIV (цифровой трассерной визуализации) с целью получения поля давлений. В проекте предлагается реализовать новые варианты ТФМ, основанные на различных фоновых изображениях и методах математической обработки изображений, применяемых в методах Фурье-профилометрии, профилометрии фазового сдвига, слежения за отдельными пятнами. Теоретические оценки пределов чувствительности, а также некоторые проведенные тесты предполагают, что данные модификации могут давать достоверные результаты при больших градиентах смещения по сравнению с обычно используемым кросс-корреляционным ТФМ, где в качестве фона используют изображение хаотично расположенных пятен. Кроме того, будет разработана методика определения полей скорости и давления в исследуемом течении по результатам численного моделирования с использованием полученного из эксперимента поля плотности, температуры или концентрации (неполное численное моделирование). Предлагаемые методы планируется протестировать в реальных экспериментах для ряда конвективных течений.