Akademik

Теневой метод исследования

Теневой метод исследования: метод обнаружения оптических неоднородностей в прозрачных преломляющих средах и дефектов отражающих поверхностей (например зеркал); один из основных оптических методов исследования течений. Оптическая схема теневого прибора (прибора Тёплера), типичного для аэродинамического эксперимента, приведена на . Посредством оптической системы и осветительной диафрагмы коллиматора формируется пучок света, который направляется на исследуемую область течения и далее через оптическую систему приёмной части на экран. Оптическая система приёмной части отображает на экране некоторую плоскость исследуемой области. В некоторой плоскости между оптическими деталями приёмной части образуется изображение осветительной диафрагмы и располагается визуализирующая диафрагма. Если среда в исследуемой области однородна, экран оказывается равномерно освещённым либо затемнённым в зависимости от взаимного расположения изображения осветительных и визуализирующей диафрагм. Если же в среде возникают неоднородности, то лучи светового пучка на них отклоняются от первоначального направления, частично задерживаются (или пропускаются) визуализирующей диафрагмой, и на экране возникает теневое изображение неоднородной среды, которое рассматривается визуально или регистрируется на фотоплёнку. В отличие от прямотеневого метода исследования в Т. м. и. необходимыми условиями являются наличие визуализирующей диафрагмы и оптическое сопряжение исследуемой области течения с экраном. Известные схемы Т. м. и. различаются между собой формой визуализирующих и осветитительных диафрагм. В аэродинамическом эксперименте наибольшее распространение получили схемы:
а) с ножевой (так называемый нож Фуко) визуализирующей и щелевой осветительными диафрагмами (фотометрический метод),
б) с визуализирующей решёткой и осветительной щелью;
в) с диафрагмами для получения цветных теневых изображений.
Т. м. и. обладает высокой чувствительностью, его рабочий диапазон в зависимости от характера поставленной задачи варьируется выбором формы и размеров визуализирующей и осветительной диафрагм. На качество теневых изображений существенное влияние оказывает качество деталей оптической системы теневого прибора, а также внешние факторы (вибрации, нагрев и др.). Т. м. и. позволяет осуществлять визуализацию течений, содержащих участки постоянного или медленно изменяющегося градиента плотности среды, и используется для визуализации ударных волн, областей сжатия и разрежения, явлений в пограничном слое. Типичное теневое изображение неоднородного сверхзвукового потока приведено на . Т. м. и. позволяет также измерять плотность движущейся газовой среды.