Método Schlieren Esta es probablemente la única forma de observar la convección en vivo. En general, este método le permite ver cualquier cambio en la densidad en medios transparentes. Por ejemplo, cuando se quema una vela, calienta el aire, reduciendo su densidad, lo que permite notar las inhomogeneidades obtenidas.
En notación matemática
ρ-densidad del gas
Presión de gas p
Temperatura T
Constante de gas universal R
¿Y cómo se organiza el método schlieren? En realidad muy simple. Comencemos con la opción más simple.
Método de proyección
Tome una linterna, preferiblemente con un área luminosa pequeña, y diríjala a una hoja de papel que desempeñará el papel de una pantalla. Colocamos la heterogeneidad en el flujo luminoso de la linterna.
Este método se llama proyección.
¿Por qué el flujo convectivo no es visible con los ojos, pero se puede observar en la pantalla?
El hecho es que un cambio en la densidad del medio, y por lo tanto un cambio en el índice de refracción, es insignificante, y el ojo humano no puede notar esto.
Pero cuando brillamos en una hoja de papel, los rayos que pasan a través de la falta de homogeneidad se refractan y fortalecen algunas áreas de la pantalla. Pero dado que los rayos se desviaron, allí, donde se suponía que iban a aparecer, aparece una zona con un brillo reducido.
El principal problema del método de proyección.Por desgracia, el método de proyección ha aumentado la iluminación de la imagen. Así, los flujos de convección, por ejemplo, del soldador ya no son visibles.
Método Schlieren
En otro método, necesitamos un cuchillo Foucault, esta es una pantalla delgada y opaca, en mi caso una regla. Y sin embargo, debemos enfocar de alguna manera la luz de la linterna. Lo primero que viene a la mente es la lente, pero las lentes tienen aberraciones esféricas. Esto es cuando los rayos se enfocan no en un punto, sino en un determinado segmento.
Que hacer Como ser Puede tomar la lente de la cámara en lugar de la lente habitual.
O puede comprar, por ejemplo, en una tienda de cosméticos, un espejo esférico (cóncavo). A priori no tiene aberraciones esféricas.
Tome nuestro espejo y refleje la luz de la linterna hacia la pantalla. Si colocamos el cuchillo Foucault en la distancia focal, se superpondrá a una de las partes de la imagen. Poniéndolo detrás del punto focal, el cuchillo bloqueará otra parte de la imagen. ¿Y qué pasará si ponemos el cuchillo Foucault en el punto de enfoque? Entonces oscurecerá la imagen como un todo.
Ahora, cuando ponemos la heterogeneidad en el flujo de luz, algunos rayos se refractan en él, rodean el cuchillo y golpean la pantalla.
Este método no tiene iluminación, ya que solo los rayos que han pasado a través de la falta de homogeneidad ingresan a la pantalla.
Puedes notar ...
Puede notar que la luz aún no se enfoca en un punto, esto se debe al hecho de que la fuente de luz tiene sus propias dimensiones, por lo tanto, su imagen debe tener algunas dimensiones.
Para reducir el tamaño de esta imagen, debe colocar la fuente de luz lo más lejos posible del espejo o reducir su tamaño.
Usé tales LED.
Más ...Luego, reemplacé este espejo por uno más grande, y esto es lo que obtuve.
Flujo convectivo de fósforos.
Flujo convectivo de un soldador.
En esta foto, puede observar cómo las corrientes de aire caliente salen del secador a alta velocidad.En la práctica, el método schlieren se usa en túneles de viento, lo que nos permite observar la imagen del flujo alrededor del modelo en estudio.
