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1.2 m大视场聚焦纹影技术

谢爱民 邢彦昌 王敏 部绍清

谢爱民,邢彦昌,王敏,等. 1.2 m大视场聚焦纹影技术[J]. 实验流体力学. doi: 10.11729/syltlx20220047
引用本文: 谢爱民,邢彦昌,王敏,等. 1.2 m大视场聚焦纹影技术[J]. 实验流体力学. doi: 10.11729/syltlx20220047
XIE A M,XING Y C,WANG M,et al. 1.2 m large-field focusing schlieren technique[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics. doi: 10.11729/syltlx20220047
Citation: XIE A M,XING Y C,WANG M,et al. 1.2 m large-field focusing schlieren technique[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics. doi: 10.11729/syltlx20220047

1.2 m大视场聚焦纹影技术

doi: 10.11729/syltlx20220047
详细信息
    作者简介:

    谢爱民:(1972—),男,四川巴中人,硕士,正高级工程师。研究方向:流动显示与光学测量。通信地址:四川省绵阳市涪城区二环路南段6号211信箱(621000)。E-mail:510598757@qq.com

    通讯作者:

    E-mail:xingyanchang652@163.com

  • 中图分类号: V1

1.2 m large-field focusing schlieren technique

  • 摘要: 受大尺寸光学元件材料和加工工艺限制,常规“Z”型结构纹影技术的测试视场通常小于1 m。为满足某风洞设备大尺寸模型流场显示需要,提出利用聚焦纹影技术实现1.2 m测试视场的流场显示,根据成像原理,以面阵光源取代了大尺寸菲涅耳透镜。在解决大尺寸光源拼接、大口径聚焦透镜、高清成像屏等关键技术的基础上,建立了2套测试视场1.2 m × 1.2 m的聚焦纹影系统,在风洞中获得了灵敏度较高的超高速流场纹影图像。通过更大尺寸的光源拼接,有望实现更大视场的流场显示。
  • 图  1  200 m自由飞弹道靶及纹影系统

    Figure  1.  200 m free-flight ballistic range and schlieren system

    图  2  常规聚焦纹影系统光路图

    Figure  2.  Optical diagram of conventional focusing schlieren

    图  3  基于光源拼接的聚焦纹影成像系统

    Figure  3.  Focusing schlieren imaging system based on tiled light source

    图  4  使用菲涅耳透镜和LED光源时的聚光区别

    Figure  4.  Focusing difference when using Fresnel lens and LED light source

    图  5  使用聚光镜的光源模块

    Figure  5.  Light source module using condenser

    图  6  风洞设备上的大视场聚焦纹影成像系统

    Figure  6.  Large field schlieren imaging system in the wind tunnel

    图  7  拼接光源实物及点亮效果

    Figure  7.  Splicing light source and lighting effect

    图  8  聚焦透镜实物图

    Figure  8.  Focusing lens

    图  9  大视场聚焦纹影系统的光源及成像系统实物图

    Figure  9.  Objects of light source and imaging system of large field focusing schlieren

    图  10  系统指标测试

    Figure  10.  Index tests of the system

    图  11  聚焦面位于中心区域的钢针图像

    Figure  11.  Image of steel needle with focus plane in central area

    图  12  风洞试验中获得的超高速流场纹影图像

    Figure  12.  Schlieren image of hypervelocity flow field in the wind tunnel

    表  1  大视场聚焦纹影系统参数设计指标

    Table  1.   Parameter design index of large-field focusing schlieren

    参数数值参数数值
    L21.3 mλ0.5 μm
    l12.8 mεmin7.05 arcsec
    f2.29 mDS35.8 mm
    A350 mmDNS146.3 mm
    b'17.4 mmw0.487 mm
    a0.35 mmT1.22 m × 1.22 m
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-06-09
  • 修回日期:  2022-10-09
  • 录用日期:  2022-10-19
  • 网络出版日期:  2022-12-27

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    2021年8月13日