Imagerie de densité ou quelle est la méthode schlieren?

Méthode Schlieren. C'est probablement le seul moyen d'observer la convection en direct. En général, cette méthode vous permet de voir tout changement de densité dans les supports transparents. Par exemple, lorsqu'une bougie brûle, elle chauffe l'air, réduisant sa densité, ce qui permet de constater les inhomogénéités obtenues.




Et comment la méthode schlieren est-elle organisée? En fait très simple. Commençons par l'option la plus simple.

Méthode de projection

Prenez une lampe de poche, de préférence avec une petite zone lumineuse, et dirigez-la vers un morceau de papier qui jouera le rôle d'un écran. Nous plaçons l'hétérogénéité dans le flux lumineux de la lampe de poche.



Cette méthode est appelée projection.



Pourquoi le flux convectif n'est-il pas visible aux yeux, mais peut-il être observé à l'écran?
Le fait est qu'un changement dans la densité du milieu, et donc un changement dans l'indice de réfraction, est insignifiant, et l'œil humain ne peut pas le remarquer.

Mais quand on brille sur un morceau de papier, les rayons traversant l'inhomogénéité sont réfractés et renforcent certaines zones de l'écran. Mais comme les rayons ont été déviés, alors là, où ils étaient censés venir, une zone avec une luminosité réduite apparaît.

Méthode Schlieren

Dans une autre méthode, nous avons besoin d'un couteau Foucault, c'est un écran mince opaque, dans mon cas une règle. Et pourtant, nous devons en quelque sorte concentrer la lumière de la lampe de poche. La première chose qui me vient à l'esprit est la lentille, mais les lentilles ont des aberrations sphériques. C'est alors que les rayons sont focalisés non pas sur un point, mais sur un certain segment.



Que faire? Comment être? Vous pouvez retirer l'objectif de l'appareil photo au lieu de l'objectif habituel.
Ou vous pouvez acheter, par exemple, dans un magasin de cosmétiques, un miroir sphérique (concave). Il n'a a priori pas d'aberrations sphériques.

Prenez notre miroir et réfléchissez la lumière de la lampe de poche vers l'écran. Si nous plaçons le couteau Foucault à la distance focale, il chevauchera l'une des parties de l'image. En le plaçant derrière le point focal, le couteau bloquera une autre partie de l'image. Et que se passera-t-il si nous plaçons le couteau Foucault au centre de l'attention? Ensuite, il assombrira l'image dans son ensemble.



Maintenant, lorsque nous mettons l'hétérogénéité dans le flux lumineux, certains rayons se réfractant, contournent le couteau et frappent l'écran.


Cette méthode n'a pas d'éclairage, car seuls les rayons qui ont traversé l'inhomogénéité entrent dans l'écran.








J'ai utilisé de telles LED.







Flux convectif des allumettes.


Flux convectif d'un fer à souder.


Sur cette photo, vous pouvez observer comment les courants d'air chaud sortent du sèche-cheveux à grande vitesse.

En pratique, la méthode schlieren est utilisée en soufflerie, ce qui permet d'observer l'image du flux autour du modèle étudié.