风洞彩色纹影技术研究

在风洞气流场的观察和显示中,纹影法是最常用的方法。本文概述了彩色纹影技术的优点,从几何光学的角度论证了光线在变密度气流场中的偏转,用对比的方法说明了彩色纹影成象的原理,总结了彩色纹影系统主要另件的选择和加工,给出了彩色、黑白两种纹影图片,并讨论了本次研究的结果。     

彩色纹影技术在复杂流场显示中的应用

该文论述了两种彩色滤光片/刀口法纹影技术在复杂流场显示中的应用。用该方法获得了底部排气弹超音速风洞试验的彩色纹影图片,并按照纹影技术理论对结果进行了分析和计算。     

纹影技术综述

纹影技术是一种无接触式光学技术,可以将不可见的相位分布转换为清晰的可见图像。该文将简述多种纹影技术的发展历程及各类纹影技术在国内外的发展现状,然后将阐述彩色纹影技术、激光纹影技术和背景纹影技术的基本光学原理以及各类纹影法在不同领域中的研究与应用,还总结了各种纹影技术在实际操作及其实验模拟等方面的具体应用方法,展示了其在不同领域的极高的普适性,列举了目前纹影技术的一系列优点与不足之处,并指出了纹影法在实际运用中所需要注意的问题。     

基于非球面的纹影系统设计

在大口径纹影系统中,主反射镜通常采用球面反射镜,球面反射镜虽然加工成本低但像质差一些.我们设计的纹影系统主反射镜采用抛物面反射镜,对由两个抛物面反射镜组成的纹影系统和两个球面反射镜组成的纹影系统的像质和像面照度均匀性进行了对比,对环境如气压和温度对窗口的影响进行了有限元分析.设计结果表明：主反射镜采用抛物面反射镜像面上的光斑均匀性优于主反射镜采用球面反射镜的纹影系统.     

稳定阴燃过程烟气流动的纹影分析

阴燃中烟气流动和氧气扩散是影响传播速度和温度场的关键,目前少有报道。本研究搭建了单镜离轴纹影系统,对不同直径(3、4、5 mm)和不同种类(生物质、炭)棒状燃料的阴燃烟气流动进行了纹影观察和图像记录分析。结果表明：与视觉下模糊的生物质阴燃烟气图像及不可见的炭棒阴燃烟气图像相比,两者的纹影图像较为清晰;纹影图像显示,在稳定阴燃过程棒状燃料周围的烟气流动为层流;相比于生物质棒,炭棒烟气流动的纹影图像更加明显,这可能是由于其CO₂浓度更高的原因;生物质棒阴燃最大烟气直径约为其直径的2倍,炭棒最大烟气直径约为其直径的3倍。     

用于内波竖向观测的数字纹影系统

为了实现对内波等流场的大视场无干扰竖向显示测量,设计了一种透镜和反射镜结合使用的平面反射双光程形式的纹影系统。使用“虚拟光刀”代替传统纹影系统中的真实光刀,且对系统的光学系统和图像采集系统进行了集成耦合设计,可以直接得到实时连续的数字化流场纹影图。对纹影图进行多次Wiener滤波,渐次增大Wiener滤波的像素估计邻域,可以有效去除图像中的随机噪声。     

通风射流纹影成像可视化实验设计

针对通风工程中气流不可视、射流理论抽象,学生无法对气流分布形成直观认识的难点,该文利用纹影成像技术构思了自由射流理论的新实验方法,并进行了实验教学设计。实验利用纹影成像技术可视化效果突出、能够进行流场尺寸量化的优点,制作了一种基于纹影成像原理的Y型光学实验系统,在通风空调实验平台基础上配合传统热敏风速元件的测量,可充分展示通风射流的湍流发展和变化规律,并获得定量特征参数。该实验利用纹影可视化手段与通风射流理论相结合,实验结果形象直观,实验过程操作性强,有助于学生充分理解通风工程中的基础射流理论知识和难点,培养学生实践和创新能力。     

纹影法及其应用

纹影法是一种将位相分布转换为可见图象的光学方法。本文介绍实现这一方法的基本实验装置。着重举出纹影法在显示折射率、温度、密度及应力等物理量的不均匀性方面的应用;并举出国外用纹影法在研究等离子体、液体、冲击波及在空气动力学等方面的应用的例子。     

大纹针彩色数码提花配色方法研究

针对传统提花计算机辅助设计(CAD)软件无法生成大纹针彩色提花意匠的难点,基于数字图像处理及色彩学理论,对大纹针彩色提花仿真配色方法展开研究,提出一种适合于大纹针数码彩色提花的自动配色算法;采用图像分治划分策略,解决了大纹针图像处理对计算机资源高消耗的需求。结果表明,根据实际需要对经纬纱进行动态组合,仅利用4~8根彩色纱线即可完成彩色图像的提花仿真设计与编织工作,有利于提升提花织物的色彩丰富度和产品附加值。     

脉冲激光高速纹影摄影系统

高速碰撞过程将伴随发生强烈闪光,常规的高速摄影方法不易获得清晰的图象。利用激光光源的高亮度和单色性作为序列脉冲光源进行高速纹影摄影,在摄影物镜前加入干涉滤光片,可排除杂光干扰,得到一系列可用的阴影和纹影图象。我系设计和制造了XMJ—2型序列脉冲Q开关红室石激光器和MJGS—10型等待型转镜扫描高速摄影机,它们与国产640型纹影仪配套,组成脉冲激光高速纹影摄影系统,成功地记录了高速碰撞及穿甲过程,有关论文已在第14届国际高速摄影及光子学会议上宣读,光源及整机已通过鉴定,为国内先进水平。本文阐述有关的原理,设计和应用结果以及相应的结论。     

纯位相场的纹影像及其数值计算方法

通过纹影系统观察位相物场,是用纹影像的强度变化反映物场的位相变化。其纹影像与物场之间的关系比较复杂。本文从光波通过非均匀透明介质时产生位相变化出发借助于付里叶光学理论,对相干光纹影系统应用于纯位相物场观测时的纹影像光强分布做了仔细的推导,并给出了一种求解此公式的离散数字计算方法。其计算结果得到了实验的验证。     

H-S管对超声速欠膨胀自由射流的激励

将激励装置Hartmann-Sprenger(H-S)管集成到传统物超声速射流装置中,来激励射流剪切层中的大尺度结构,并利用纹影成像对其进行实验研究.通过对瞬态纹影图和时均纹影图的分析表明有激励射流可以有效增大射流的扩散宽度,并且在2.2kHz以上激励频率的情况下均有明显的激励效果,扩散宽度相对于无激励情况,增大了近70%.     

激光纹影仪观测传质过程中RBM对流结构

建立以激光为光源的纹影仪装置，用激光纹影仪在线监测不同有机溶剂各种传质过程中产生的RBM（Rayleigh-Benard-Marangon)现象，同时拍摄了传质过程中出现的RBM现象状态，定性分析了不同影响因素的影响，其成果将有助于进一步的理论分析。     

火花点火发动机燃烧循环变动特性的高速纹影摄影研究

介绍了运用高速纹影摄影对火花点火发动机循环变动特性的研究。确定了纹影摄影胶片中可用于循环变动研究的部分，并对其进行了分析。结果表明：火花点火发动机的燃烧循环变动在燃烧一开始就已产生，并且表现为火焰中心、火焰速度、当量火焰半径、点火延迟时间、临界火地径、临界火焰速度等的变动。     

瓦斯煤尘爆炸火焰传播机理的光学测量系统研究

为了研究管道瓦斯煤尘爆炸火焰传播的机理,确定表征瓦斯煤尘爆炸的主要物理量的变化特征,本文构建了瓦斯煤尘爆炸的光学实验测试系统。光学窗口采用圆形玻璃窗口,流场显示采用基于激光的纹影系统。在燃烧流场中,为获得清晰纹影照片,通过在光路中插入合适半带宽的滤光片滤除流场自发光。     

用光学纹影技术观察发动机内天然气-空气混合过程的研究

研究制作了透明的混合器模型和定容装置，使用光学纹影技术把由高速CCD照相机拍摄的纹影画像送入画像处理装置进行处理，可以定量地确定混合器内部天然气－空气的分布特性以及从喷射阀喷出的天然气喷流的形状和贯穿距离。提出了促进天然气－空气混合的途径，得出了突发天然气喷流的贯穿距离与喷射时间的平方根成正比等结论。     

激光推进器辅助启动实验研究

为了研究激光推进器辅助启动机理,使用Nd:YAG固体脉冲激光器,并通过凸透镜聚焦光束来击穿工质,采用快速运动分析仪与纹影仪两种测量方式相结合,清楚地拍摄到了激光等离子体发光的照片和波后气流扰动纹影照片,估算出了等离子体持续时间及其他特征参数。实验中通过改变工质参数,等离子体波的空间尺寸及持续时间明显变化;实验发现采用不同的辅助启动方式会对激光推进器性能产生明显的影响。     

激光支持等离子体爆轰波流场研究

采用高速纹影摄影法记录激光支持等离子体爆轰波流场的演化,得到流场冲击波阵面形状和尺寸随时间变化规律。建立激光支持等离子体爆轰波流场演化的物理模型,采用计算流体力学方法模拟计算激光击穿空气后,激光作用时间内及激光作用结束后等离子体流场演化过程。结果表明,纹影摄影法能有效观测到激光支持等离子体爆轰波的传播情况。等离子体爆轰波在激光作用初期为椭球形,随着时间的增加逐渐转变为球形。计算的等离子体爆轰波流场密度分布图与实验结果基本吻合。     

傣药纹尚海抗氧化作用研究

利用Fenton反应产生羟自由基·OH、光照核黄素产生超氧阴离子自由基O-2·,硫代巴比妥酸(TBA) 分光光度法首次对傣药纹尚海提取物体外抗氧化作用进行研究.实验结果表明纹尚海提取物能有效清除活性氧自由基,对DNA氧化损伤有显著抑制作用.     

离子电流法测量CH_4/H_2混合气燃烧火焰传播速度的实验研究

在定容燃烧弹上布置一对测量电极,运用离子电流法、根据燃烧火焰在接触测量电极时刻的离子电流信号值,对不同工况下CH4/空气及其掺氢混合气的平均火焰传播速度进行了计算,并与传统光学纹影法测得的火焰速度进行了对比。结果表明:对于CH4/空气混合气预混燃烧火焰,在过量空气系数分别为0.75、0.8、0.85、0.9、1、1.1时,利用离子电流法测得的火焰传播速度分别为1.714、1.935、2.195、2.250、2.045、1.538 m/s,相对纹影法误差分别为1.32%、2.09%、4.65%、3.48%、3.64%、7.06%;对于过量空气系数为0.8的CH4/H2燃料,在掺氢比为0%~80%(10%递增)的情况下,离子电流法测得的火焰传播速度相对于纹影法的误差均在5%之内。该结果为离子电流法的层流火焰传播速度测量提供了理论、实验依据,测量方法简单易行、快捷准确、可行性高。