10.3. Исследование двухфазных (газожидкостных) потоков

Среди существующих методов измерений двухфазных потоков оптические методы в ряде случаев обладают преимуществом бесконтактных методов. Голографические исследования различных процессов, бурно развивающиеся в последнее время, обладают всеми преимуществами оптических, методов и несут по сравнению с ними значительно большую информацию, так как на фотоэмульсии регистрируется не только амплитуда, но и фаза светового потока. Голографическая запись исследуемого течения позволяет многократно воспроизводить полную объемную картину изучаемого потока, полученную в фиксированные моменты времени. Это позволяет резко сократить длительность измерений в эксперименте, т. е. практически мгновенно зарегистрировать «замороженную» картину течения, которую далее можно изучать и измерять в течение произвольного времени. В связи с этим представляется перспективным применение голографии для исследования основных характеристик двухфазных потоков.

В этом разделе показаны следующие возможности голографии в исследовании двухфазных течений в трубах и на выходе форсунок:

— получение объемных изображений структуры течения;

— изучение распределения и скорости капель в паровом ядре;

— исследование профиля жидкой пленки и его изменения по длине трубы;

— изучение распределения давления газа в паровом ядре, а также и некоторых других характеристик двухфазного потока.

Схема голографической регистрации газожидкостных потоков, основанная на применении импульсной голографической установки УИГ-1М (см. гл. 8), показана на рис. 10.8. Когерентный поток излучения оптического квантового генератора (ОКГ) 1 делится светоделителем 2 на сигнальный и опорный потоки, которые направляются зеркалами 3, 4, 5, 6, 7 на голографический регистратор 12. В качестве светоделителей использовались интерференционные зеркала с диэлект- трическими покрытиями с коэффициентом отражения от 8 до 20% (на длине волны % = 0,6943 мкм) в зависимости от энергии излучения, идущего на регистратор от объекта. Для регистрации голограмм применялись отечественные фотопластинки МИКРАТ ВР-2 и Agfa-Gevaert 8Е75. В обоих потоках излучения (сигнальном и опорном^ыли установлены сферические коллиматоры 8,9 с выходной апертурой диамет- ром 50 мм. Кроме того, сигнальный поток проходил через цилиндрическую линзу 10, а в опорный поток был помещен цилиндрический коллиматор 13 с выходной апертурой 50 X 120 мм. Использование цилиндрической оптики было необходимо, чтобы свести к минимуму потери энергии когерентного излучения при просвечивании экспериментальной секции. Смотровые окна секции были выполнены из органического стекла и имели размеры 37 X 50 X 180 мм. Полупрозрачное зеркало 15 осуществляло отвод части энергии опорного потока излучения для освещения объекта с передней стороны, что существенно улучшало качество восстановленного изображения по сравнению с обычной схемой «на просвет».