Том 36, номер 07, статья № 7
Агафонцев М. В., Герасимова Л. О., Рейно В. В., Шестернин А. Н. Исследование конвективной турбулентности над нагретой поверхностью методом скоростной термографии. // Оптика атмосферы и океана. 2023. Т. 36. № 07. С. 584–590. DOI: 10.15372/AOO20230707.Скопировать ссылку в буфер обмена
Аннотация:
Представлены результаты лабораторных экспериментов по определению характеристик конвективного потока, возникающего над нагретой металлической поверхностью, для различных высот и температур методом скоростной термографии. Характеристики определялись с помощью скоростной ИК-камеры путем съемки температурного поля малоинерционных бумажных мишеней, подвешенных над нагретой поверхностью, одновременно по всей вертикальной плоскости поля зрения ИК-камеры. По флуктуациям температурного поля поверхности мишеней были найдены коэффициент теплоотдачи, уровень интенсивности конвективного потока, полный поток и количество выделяемого тепла за время измерений на разных высотах над поверхностью. Построены энергетические спектры конвективной турбулентности в различных условиях. Анализ спектров турбулентности показал наличие инерционного интервала с наклоном, близким к степенному закону 8/3, для всех рассмотренных высот над нагретой поверхностью, температур и условий турбулентности. Характеристиками конвективной турбулентности, полученными в работе, можно воспользоваться при тестировании различных оптических адаптивных систем управления лазерными пучками, при изучении распространения вихревых лазерных пучков и очагов горения, которые также характеризуются конвективной турбулентностью с дальнейшим переходом в атмосферную турбулентность, наведенную энергией горения.
Ключевые слова:
турбулентность, конвекция, флуктуации температуры, скоростная термография, лабораторные эксперименты, энергетический спектр
Список литературы:
1. Емалеев О.Н., Лукин В.П., Покасов В.В., Сазанович В.М., Хмелевцов С.С. Оптические измерения спектров пульсаций показателя преломления в модельной конвекции // Изв. вузов. Физ. 1976. № 9. С. 100–105.
2. Лукин В.П., Сазанович В.М. Исследование турбулентных характеристик в условиях конвекции // Изв. АН СССР. Физ. атмосф. и океана. 1978. Т. 14, № 11. С. 1212–1215.
3. Жилкин Б.П., Ларионов И.Д., Щуба А.Н. Применение тепловизора для определения температурных полей газовых потоков // Приборы и техника эксперимента. 2004. № 4. С. 136–137.
4. Ярышев Н.А. Теоретические основы измерения нестационарной температуры. Л.: Энергоатомиздат, Ленингр. отд-ние, 1990. 256 с.
5. Конвективный теплообмен в однородной среде (теплоотдача): учеб. пособие / под ред. В.В. Сахина. СПб.: Балт. гос. техн. ун-т, 2013. 224 с.
6. Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи. Изд. 2-е, стереот. М.: Энергия, 1977. 344 с.
7. Дульнев Г.Н. Теория тепло- и массообмена. СПб.: НИУ ИТМО, 2012. 195 с.
8. Винниченко Н.К., Пинус Н.З., Шметер С.М., Шур Г.Н. Турбулентность в свободной атмосфере. Л.: Гидрометеоиздат, 1976. 287 с.
9. Носов В.В., Лукин В.П., Носов Е.В., Торгаев А.В. Формирование турбулентности в астрономических обсерваториях юга Сибири и Северного Кавказа // Оптика атмосф. и океана. 2019. Т. 32, № 3. С. 228–246; Nosov V.V., Lukin V.P., Nosov E.V., Torgaev A.V. Formation of turbulence at astronomical observatories in Southern Siberia and North Caucasus // Atmos. Ocean. Opt. 2019. V. 32, N 4. P. 464–482.
10. Носов В.В., Лукин В.П., Носов Е.В., Торгаев А.В. Структура турбулентных движений воздуха в шахте главного зеркала Сибирской лидарной станции ИОА СО РАН. Эксперимент и численное моделирование // Оптика атмосф. и океана. 2016. Т. 29, № 11. С. 905–910. DOI: 10.15372/AOO20161102.