потока с конструкцией

Наибольшую сложность для измерения теоретического описания представляют виброакустические нагрузки пневмо-и гидромеханических агрегатов, возникающие при взаимодействии потоков с элементами конструкций. Пневмо -и гидродинамические шумы, а также пульсационные процессы возбуждения колебаний характерны для целого ряда технических систем. Для более полного описания таких процессов необходимо экспериментальное определение виброакустических характеристик конструкций совместно с исследованием механизмов их взаимодействия с рабочими средами.

Для проведения экспериментального исследования взаимодействия потока и конструкции был создан автоматизированный диагностический комплекс на основе помехоустойчивого ЦСИ и системы исследования потоков методом Теплера [61]. Оптико-электронная схема созданного диагностического комплекса приведена на рис. 7.16.

Комплекс содержит два измерительных канала на основе непрерывных HeNe лазеров и цифровых систем регистрации. В схеме помехоустойчивого ЦСИ (см. рис.7.16) излучение лазера 1 расширяется микрообъективом 2 и делится полупрозрачным зеркалом 3 на опорный и предметный пучки. Предметный пучок, отразившись от зеркала 7, освещает объект исследования 8 и, отразившись от него, направляется через плоскопараллельную пластину 9 в телекамеру 10. Опорный пучок транспортируется системой зеркал 4,5 и фокусируется линзой 6 на светочувствительную площадку телекамеры 10, совмещаясь с помощью пластины 9 с предметным пучком. Зарегистрированное телекамерой 10 спекл-изображение передается в ПЭВМ 11 и обрабатывается по алгоритму, описанному в разделе 6.2.5 данного пособия.

Рис. 7.16. Оптико-электронная схема диагностического комплекса на основе помехоустойчивого ЦСИ и шлирен-схемы Теплера: 1,12- лазеры; 2- микрообъектив; 3-свето­делитель; 4,5,7,14-поворотные зеркала; 6,15-линзы; 8-объект исследования; 9-плоско­параллельная пластина; 10,18-телекамеры; 11,19-ПЭВМ; 13-коллиматор; 16-нож Фуко; 17-экран; 20-звуковой динамик; 21-баллон с газом; 22-звуковой генератор; 23-газовый редуктор

Второй измерительный канал представляет собой автоматизированную установку на основе шлирен метода Теплера. Излучение лазера 12 с помощью коллиматора 13 формируется в пучок с плоским фронтом. Зеркало 14 направляет лазерное излучение через область исследования с фазовым объектом на линзу 15. В фокусе линзы 15 устанавливается нож Фуко 16 в виде тонкой нити, которая находится в державке с микрометрической подвижкой. Пройдя нож Фуко, лазерное излучение проецируется на экран 17. Получаемая на экране 17 динамическая картина структурных образований фазового объекта регистрируется телевизионной камерой 18 и покадрово передается в ПЭВМ 19, для обработки и сравнительного анализа по разработанному алгоритму.

Cозданный комплекс на основе совместного использования помехоустойчивого ЦСИ и шлирен-метода Теплера (см. рис.7.16) нашел применение в исследовании процессов комбинированного возбуждения мембраны звуковым полем и газовым потоком. Анализ фаз развития акусто-газодинамического возбуждения позволил выделить такие физические явления, как усиление интенсивности акустического возбуждения мембраны при введении гелия в сопловую насадку звукового динамика (рис. 7.17а,б) изменения конфигурации узловых полос исследуемой формы колебаний (рис.7.17в), разрушения резонансной формы колебаний турбулентным потоком (рис.7.17г).

Можно сделать вывод о том, что созданный на основе помехоустойчивого ЦСИ панорамный диагностический комплекс является новым видом высокоинформативного инструментария для исследования динамических процессов нелинейного волнового взаимодействия рабочих сред и конструкций во многих отраслях науки и техники.

		а)
		б)
		в)
		г)
Рис. 7.17. Изменение картины колебаний мембраны на собственной частоте 1665 Гц по мере увеличения расхода гелия: форма колебаний мембраны, зарегистрированная помехоустойчивым ЦСИ (слева); шлиренграммы расширения потока гелия на выходе из сопла звукового генератора (справа)