Método de Schlieren. Esta é provavelmente a única maneira de observar a convecção ao vivo. Em geral, esse método permite ver qualquer alteração na densidade da mídia transparente. Por exemplo, quando uma vela queima, aquece o ar, reduzindo sua densidade, o que possibilita observar as inomogeneidades obtidas.
Em notação matemática
densidade ρ do gás
Pressão de gás p
Temperatura T
Constante de gás R-universal
E como o método schlieren é organizado? Na verdade, muito simples. Vamos começar com a opção mais simples.
Método de projeção
Pegue uma lanterna, de preferência com uma pequena área luminosa, e direcione-a para um pedaço de papel que desempenhará o papel de uma tela. Colocamos a heterogeneidade no fluxo luminoso da lanterna.
Este método é chamado de projeção.
Por que o fluxo convectivo não é visível com os olhos, mas pode ser observado na tela?
O fato é que uma mudança na densidade do meio e, portanto, uma mudança no índice de refração, é insignificante, e o olho humano não pode perceber isso.
Mas quando brilhamos em um pedaço de papel, os raios que passam pela não homogeneidade são refratados e fortalecem algumas áreas da tela. Mas desde que os raios foram desviados, então lá, onde eles deveriam vir, uma zona com um brilho reduzido aparece.
O principal problema do método de projeçãoInfelizmente, o método de projeção aumentou a iluminação da imagem. Assim, os fluxos de convecção, por exemplo, do ferro de solda não são mais visíveis.
Método de Schlieren
Em outro método, precisamos de uma faca Foucault, essa é uma fina tela opaca, no meu caso, uma régua. E, no entanto, precisamos focalizar a luz da lanterna. A primeira coisa que vem à mente é a lente, mas as lentes têm aberrações esféricas. É quando os raios estão focados não em um ponto, mas em um determinado segmento.
O que fazer? Como ser Você pode tirar a lente da câmera em vez da lente usual.
Ou você pode comprar, por exemplo, em uma loja de cosméticos, um espelho esférico (côncavo). A priori não possui aberrações esféricas.
Pegue nosso espelho e reflita a luz da lanterna em direção à tela. Se colocarmos a faca Foucault na distância focal, ela se sobrepõe a uma das partes da imagem. Colocando-o atrás do ponto focal, a faca bloqueará outra parte da imagem. E o que acontecerá se colocarmos a faca Foucault no ponto exato de foco? Depois, escurecerá a imagem como um todo.
Agora, quando colocamos a heterogeneidade no fluxo de luz, alguns raios se refratam nele, contornam a faca e atingem a tela.
Este método não tem iluminação, uma vez que apenas os raios que passaram pela falta de homogeneidade entram na tela.
Você pode perceber ...
Você pode notar que a luz ainda não se concentra em um ponto, isso se deve ao fato de a fonte de luz ter suas próprias dimensões; portanto, sua imagem deve ter algumas dimensões.
Para reduzir o tamanho desta imagem, você precisa posicionar a fonte de luz o mais longe possível do espelho ou reduzir seu tamanho.
Eu usei esses LEDs.
Mais ...Em seguida, substituí este espelho por um espelho maior, e foi isso que consegui.
Fluxo convectivo de fósforos.
Fluxo convectivo de um ferro de solda.
Nesta foto, você pode observar como as correntes de ar quente saem do secador em alta velocidade.Na prática, o método schlieren é usado em túneis de vento, o que nos permite observar a imagem do fluxo em torno do modelo em estudo.
