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基于光源拼接的大视场聚焦纹影技术初步研究

谢爱民 部绍清 罗锦阳

谢爱民, 部绍清, 罗锦阳. 基于光源拼接的大视场聚焦纹影技术初步研究[J]. 实验流体力学, 2018, 32(6): 68-73. doi: 10.11729/syltlx20180012
引用本文: 谢爱民, 部绍清, 罗锦阳. 基于光源拼接的大视场聚焦纹影技术初步研究[J]. 实验流体力学, 2018, 32(6): 68-73. doi: 10.11729/syltlx20180012
Xie Aimin, Bu Shaoqing, Luo Jinyang. Primary study of large-field focusing schlieren technique based on tiled light sources[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, 2018, 32(6): 68-73. doi: 10.11729/syltlx20180012
Citation: Xie Aimin, Bu Shaoqing, Luo Jinyang. Primary study of large-field focusing schlieren technique based on tiled light sources[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, 2018, 32(6): 68-73. doi: 10.11729/syltlx20180012

基于光源拼接的大视场聚焦纹影技术初步研究

doi: 10.11729/syltlx20180012
详细信息
    作者简介:

    谢爱民(1972-),男,四川巴中人,硕士,高级工程师。研究方向:流动显示与光学测量。通信地址:四川省绵阳市二环路南段6号15信箱(621000)。E-mail:510598757@qq.com

    通讯作者:

    谢爱民, E-mail:510598757@qq.com

  • 中图分类号: V211.752

Primary study of large-field focusing schlieren technique based on tiled light sources

  • 摘要: 随着风洞试验技术的发展,模型尺寸不断增大,大视场流场显示技术显得日益重要。传统纹影等流场显示技术受光学元件尺寸的限制,流场显示视场难以超过Φ1.0m。在聚焦纹影技术基础上,提出使用可拼接的LED光源或其他光源替换菲涅耳透镜,流场显示视场很容易超过Φ1.5m。在解决光源均匀照明、散热等问题后建立了一套视场为Φ150mm的原理性装置,清晰获得了蜡烛火焰及热吹风流场聚焦纹影图像。同时,可以在此类聚焦纹影系统中放置多套聚焦透镜,实现更大测试视场或不同截面的流场显示;在大视场流场显示中,需要在光源之后增加聚光镜等以提高光源利用效率。
  • 图  1  “Z”型结构纹影系统光路布置图

    Figure  1.  Optical path layout of "Z" type structural schlieren system

    图  2  常规聚焦纹影系统光路图

    Figure  2.  Optical path layout of conventional focusing schlieren

    图  3  带有瑕疵的大尺寸菲涅耳透镜

    Figure  3.  Large Fresnel lens with imperfections

    图  4  基于光源拼接的聚焦纹影成像系统

    Figure  4.  Focusing schlieren imaging system based on tiled light source

    图  5  测试区域均匀照明仿真效果图

    Figure  5.  Simulation result of uniform illumination in test area

    图  6  成像面上均匀照明仿真效果图

    Figure  6.  Simulation result of uniform illumination in image area

    图  7  聚焦纹影系统实物图

    Figure  7.  Picture of focusing schlieren system

    图  8  拼接的LED光源实物图

    Figure  8.  Picture of a tiled LED light source

    图  9  照亮的源格栅

    Figure  9.  Illuminated source grid

    图  10  刀口栅实物图

    Figure  10.  Picture of cut-off grid

    图  11  不同程度切取光源像时的流场图像

    Figure  11.  Flow images of light source image with different degrees of cutting

    图  12  电吹风产生的热风流场图像

    Figure  12.  Flow image of hot air from a hair dryer

    图  13  位于不同截面的蜡烛火焰流场

    Figure  13.  Flow field of candle flame in different planes

    图  14  采用场镜的聚焦纹影成像光路结构

    Figure  14.  Optical path layout of focusing schlieren with field lens

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出版历程
  • 收稿日期:  2018-02-02
  • 修回日期:  2018-11-07
  • 刊出日期:  2018-12-25

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    2021年8月13日