Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Описание объекта исследования и методов диагностики дисперсности потока распыленной жидкости 14
1.1. Объект исследования и основные параметры двухфазных потоков 14
1.2 Типологии и условия развития струй. 24
1.3 Обзор методов измерения характеристик дисперсного состава и скорости потоков распыленной жидкости . 32
1.4 Особенности диагностики дисперсного состава потоков распыленного топлива. 40
1.5 Выбор и обоснование цели исследований 41
1.6 Выводы по главе I 43
ГЛАВА 2. Теоретические основы метода экспресс регистрации дисперсного состава распыленной жидкости 44
2.1 Определение дисперсных характеристик топливных потоков 44
2.2 Оптические исследования 44
2.3 Основные допущения, принимаемые в математическом описании движения струи . 53
2.4 Математическое описание движения струи 56
2.5 Модель определения траекторий движения одиночных капель в потоке воздуха. 60
2.6 Описание механизма диффузионного испарения капли 66
2.7. Выводы по главе 2 71
ГЛАВА 3. Комплекс экспресс регистрации дисперсного сорстава топливной струи и результаты экспериментальных исследований 72
3.1 Описание установки для измерение скорости топливного потока «Факел—С» 72
3.2 Анализ экспериментальных данных измерения скоростных характеристик. 77
3.3 Результаты исследования влияния давления впрыска на динамику развития потока распыленной жидкости 80
3.4 Методика проведения измерении дисперсного состава 83
3.5 Описание комплекса для реализации метода аэроседиментации. 86
3.6 Алгоритм работы ЭВМ в режиме экспериментальных исследований. 89
3.7 Результаты исследований размера капель, осевших па измерительные пластинки 91
3.8 Описание экспериментального комплекса для исследования структуры дисперсных потоков с помощью ПЗС-камеры. 99
Выводы по главе 3 102
ГЛАВА 4. Устройства и приборы, используемые при эксперименальных исследованиях 103
4.1 Принципы построения систем работающих в режиме реального времени. 103
4.2 Описание платы сбора данных ЛА-1,5 РС1 104
4.3 Описание цифровой системы ввода изображений VS-CTT-285/X/E-2O01 /М 106
4.4. Выводы по главе 4 112
Заключение 113
Литература 115
Приложения 129
- Обзор методов измерения характеристик дисперсного состава и скорости потоков распыленной жидкости
- Основные допущения, принимаемые в математическом описании движения струи
- Результаты исследования влияния давления впрыска на динамику развития потока распыленной жидкости
- Описание цифровой системы ввода изображений VS-CTT-285/X/E-2O01 /М
Введение к работе
i/^
Актуальность проблемы
Прогресс науки и техники невозможен без разработки и внедрения в производство новых технологий и автоматизированных комплексов на их основе.
Применение новых скоростных методов оптической регистрации и цифровой обработки параметров импульсных дисперсных потоков позволяет выявлять статистически обусловленную взаимосвязь между получаемыми данными и основными показателями технологического процесса. Оптическая бесконтактная диагностика дисперсных потоков с помощью фотодиодных структур и микропроцессорных систем регистрации и управления, позволяет регистрировать с требуемым пространственно-временным разрешением в масштабе реального времени в нестационарных полидисперсных потоках.
Непрерывное повышение экологических и экономических требований к современным двигателям внутреннего сгорания и стремительное развитие электронных технологий предопределяет разработку новых методик определения параметров нестационарных импульсных процессов распыливания жидкого топлива. Технологические процессы распыливания в машиностроении и других производственных отраслях предъявляют все новые требования к внедряемым средствам измерения параметров изготавливаемых изделий
Аналитическое исследование данной задачи в общем виде в настоящее время не представляется возможным, а экспериментальное изучение процессов дизельного смесеобразования исключительно затруднено ввиду их нестационарности и быстротечности. Однако неоднократно принимались попытки аналитически исследовать данную проблему в общем виде: работы Б.В. Раушенбаха, Г.Н. Абрамовича, АС. Лышевского, Авторы использовали некоторые упрощения и допущения, приводящие к искажению объекта и результатов исследований, но внесли неоценимый вклад, необходимый для построения физической картины и понимания сути протекающих явлений и установления их взаимосвязи.
Таким образом, актуальность темы, с одной стороны, обусловлена потребностью производства в автоматизации оперативного определения и наблюдения за основными параметрами дисперсных потоков, а с другой стороны, неразвитым состоянием в области решения прикладных задач экспрессной диагностики дисперсных систем.
Исследования по литературным источникам отечественной и зарубежной научно-технической информации подтверждают перспективность совершенствования оптических методов контроля и регистрации параметров полидисперсных потоков Выбранные направления исследований обеспечивают решение задачи определения дисперсного состава распыленной жидкости и позволяют разрабатывать и создавать методики и устройства регистрации характеристик дисперсных потоков, учитывающие их особенности и свойства
ЮС. НАЦИОНАЛЬНАЯ]
Цель работы
Разработка физического метода и экспериментального комплекса для определения дисперсного состава струи распыленной жидкости в масштабе реального времени.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
-
Аналитическое обоснование предлагаемого метода определения дисперсного состава импульсного потока распыленной жидкости, основанного на аэродинамическом сепарировании по фракциям капель распыленного топлива.
-
Разработка и создание экспериментального комплекса оптической регистрации дисперсных параметров топливных потоков распыленной жидкости в масштабе реального времени с техническими характеристиками, соответствующими заданным условиям измерений.
-
Исследование влияния интенсификации давления впрыска топлива на скорость топливовоздушной струи.
Научная новизна работы заключается в следующем:
1. Разработан способ определения дисперсного состава капель струи
распыленной жидкости. 2 Обоснована и экспериментально подтверждена методика определения
дисперсного состава импульсного потока распыленного топлива.
заключающаяся в аэродинамической сепарации капель топлива по
размерам и оптической регистрации относительной массы капель в
заданных оптических сечениях.
-
Разработан и создан комплекс оптической регистрации дисперсного состава импульсного потока распыленного топлива, реализующий предложенный способ в режиме реального времени.
-
С использованием экспериментального стенда подтверждена квазилинейная зависимость скорости фронта струи распыленного топлива от давления впрыска топлива в топливопроводе дизеля. Полученная зависимость согласуется с теоретической моделью и используется при определении размера капель в выбранном оптическом сечении в режиме реального времени.
Методы исследования, примененные в работе.
В данной диссертационной работе применяется теория прохождения световой волны через поток дисперсных частиц, теория распыления жидкостей, струйных течений, а так же математическое решение задачи аэродинамического взаимодействия частиц распыленной жидкости с набегающим воздушным потоком, проводилась статистическая обработка регистрируемых экспериментальных данных.
На всех этапах работы происходило сопоставление полученных экспериментальных результатов с теоретическими либо литературными данными.
Практическая ценность работы
Результаты исследования качества распыливания топлива дизельными форсунками и сопоставление их с техническими характеристиками топливоподающеи аппаратуры дают возможность выявить оптимальные технические решения при изготовлении распылителей, а также определить оптимальный режим работы системы топливоподачи Результаты проведенных исследований применимы в двигателестроении, распыливании химических веществ, сушке, окраске и т. д.
Разработанный экспериментальный стенд регистрации дисперсности топливных потоков позволяет решать в режиме реального времени важную проблему получения гистограммы дисперсного состава топливной струи, а так же сортировки распылителей по группам качества путем сопоставления их с ранее установленными эталонными параметрами.
Реализация результатов работы.
Разработанный в ходе выполнения диссертационной работы метод получил экспериментальное подтверждение на созданном комплексе определения дисперсности струи распыленного топлива.
Методика определения скорости топливной струи в зависимости от давления в трубопроводе топливной аппаратуры была внедрена на ООО «Алтайский завод прецизионных изделий». На ОАО «Барнаульский завод геофизической аппаратуры» использована методика расчета относительной массы вещества дисперсной среды, разработанная в процессе диссертационных исследований. Результаты, полученные на экспериментальном стенде, демонстрировались на научно-технических выставках и конференциях.
На защиту выносятся следующие положения диссертации-
-
Способ определения дисперсного состава струи распыленной жидкости по регистрируемой относительной интенсивности световых лучей, направленных параллельно друг другу, перпендикулярно к траекториям полета капель, при этом ось струи жидкости, направляют горизонтально над плоскостью световых лучей и по всей длине струи перпендикулярно световым лучам направляют поток воздуха с постоянной скоростью.
-
Математическая модель определения дисперсного состава струи путем расчета пространственных координат источников и приемников оптического излучения и траекторий полета капель заданных размеров, находящихся в струе распыленной жидкости, под воздействием нормально направленного потока воздуха
-
Методика определения скорости и размера капель топливной струи в заданном сечении по регистрируемому изменению давления впрыска топлива в реальном масштабе времени.
Публикации.
По материалам выполненных в диссертации исследований опубликовано 14 печатных работ, подана заявка на способ определения дисперсного состава капель струи распыленной жидкости.
Апробация работы.
Материалы и результаты исследований по теме диссертационной работы обсуждались и докладывались на Южно-Сибирском физическом семинаре (АлтГТУ) в 2003-2005 гг., а также на следующих республиканских и международных конференциях". «Молодежь - Барнаулу» (Барнаул. 2002. 2005 г г.); 1-й Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых (Барнаул 2003 г), XX Международном семинаре по струйным, отрывным и нестационарным течениям (г. С-Пб, 2004 г), 5-й Международной научно-технической конференции «Измерение, контроль, информатизация» (Барнаул 2004 г.); IX Международном конгрессе двигателестроителей (Украина, г. Харьков, 2004 г); Международных научно-практических конференциях «Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири» (СИБРЕСУРС-10-2004 г. Новосибирск, СИБРЕСУРС-11-2005 г. Барнаул).
Исследования по теме диссертации выполнены при финансовой поддержке Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере (Государственный контракт № 3573р/6027).
Структура и объем работы.
Диссертационная работа состоит из введения. 4 глав, заключения, списка литературы и приложения Работа изложена на 133 страницах машинописного текста, содержит 32 рисунка, 6 таблиц, список литературы из 126 наименований.
Обзор методов измерения характеристик дисперсного состава и скорости потоков распыленной жидкости
Как известно из гидрогазодинамики, двухфазной средой является среда, вещество которой содержится в двух агрегатных состояниях одновременно. Таким образом, струя жидкости, вытекающая из соплового отверстия в окружающее пространство, наполненное газом, в результате своего распада образует полидисперсный двухфазный поток.
Объектом исследования являются дисперсные двухфазные потоки, применяемые в технике, промышленности, сельском хозяйстве и т.д. В зависимости от назначения распыливанию подвергаются различные типы жидкостей - вода, нефтепродукты, химикаты и др.
Одними из основных параметров, характеризующими импульсный двухфазный поток, являются скорость потока, его дисперсность и корневой угол распыления.
Вид распыленного вещества определяет физико-химические свойства потока, в частности оптические характеристики: коэффициенты ослабления, поглощения и рассеяния; индикатрису рассеяния; поляризационные характеристики, имеющие зависимость от длины волны излучения [5,30,31].
Совокупное определение в режиме реального времени этих характеристик для импульсных двухфазных потоков с заданной точностью представляет собой крупную актуальную научно-техническую проблему, требующую решения на современном технологическом уровне с использованием компьютерных технологий обработки данных и принятия решений. Особенно актуальна данная проблема получения характеристик потока при переходе на тяжелые марки топлива и использовании различного фазового состояния присадок к твердому или жидкому топливу. Для решения проблемы необходимо понять процесс образования этих струи.
Механизм распада струи жидкости зависит от скорости истечения, плотности окружающей среды и физических свойств жидкости и окружающего газа [1-4]. Тонкая струя жидкости распадается в воздухе на капли даже при небольших скоростях движения. Как показал Релей [7], это объясняется тем, что поверхностное натяжение делает цилиндрическую струю статически неустойчивой.
Потеря устойчивости происходит следующим образом. Вследствие случайного отклонения диаметра струи от своего среднего значения в пей образуются более тонкие участки. С увеличением скорости истечения возникают волнообразные деформации струи. В этих участках, под действием поверхностного натяжения, давление становится больше, чем в толстых участках. Таким образом, силы поверхностного натяжения жидкости приводят к отклонению диаметра струи от среднего значения и образованию чередующихся узких и широких участков по длине струи (рис.1.а). Далее, амплитуда колебаний диаметра струи увеличивается, жидкость из узких участков переходит в широкие, узкие участки вытягиваются в длину - ось ее искривляется, что и приводит к волновому распаду, образуя при этом маленькие капли, рядом с большими каплями широких участков. Таким образом, статистическое возрастание амплитуды этих участков приводит к образованию отдельных капель (рис.1.6).
С увеличением скорости истечения, на струю оказывают воздействие аэродинамические силы, растягивающие и искривляющие струю, ускоряя распад. При этом первоначально образуются нити, пленки и крупные капли (обломки струи), и приводя к дополнительному дроблению капель -жидкости. Распадение на капли происходит быстрее, и распад струи начинается непосредственно вблизи сопла (рис.1.в) [2].
При увеличении скорости истечения до 120 м/с и выше дробление струи наступает сразу после истечения из сопла. Также на распад струи оказывают влияние технические факторы: отклонение выходного отверстия канала от правильной круглой формы, колебания сопла в процессе распыливапия, турбулентность, инородные мельчайшие частицы, пыль, различные пузырьки, как образующиеся в результате явления кавитации в канале распылнваютсго устройства, так и поступающие в канал вместе с жидкостью. [1-4,8]. После распада струи наступает вторичное дробление. Большие капли жидкости под действием аэродинамических сил вторично дробятся па более мелкие. Распад жидкой струи, движущейся в газовой среде, обусловлен многими факторами.
При малых относительных скоростях распад струи происходит главным образом за счет капиллярных сил. Экспериментальные исследования многих авторов [2,3,9,11] показали, что на наружной поверхности струи возникают возмущения. Возникновения их можно объяснить влиянием формы входной и выходной кромок отверстия, его эллиптичности, шероховатости стенок, колебаниями сопла, наличием пылинок и пузырьков воздуха в жидкости, первоначальным сжатием жидкости в форсунке и ее расширением при выходе из соплового отверстия, турбулентным движением в форсунке и ее сопле и др.
Под влиянием перечисленных причин частицы жидкости струи находящиеся на се поверхности испытывают различные смещения; поверхность струи деформируется и отклоняется от равновесной формы. Увеличение свободной энергии, связанной с подобной деформацией, приводит к появлению капиллярных сил стремящихся вернуть струю в исходное равновесное состояние. Под действием этих сил частицы, смещенные из положения равновесия, стремятся вновь вернутся в него. Однако по инерции они проходят положение равновесия и поэтому вновь испытывают действие восстановительных сил и т. д.
В результате таких возмущений на поверхности струи возникают колебания. Первоначально амплитуды этих возмущений настолько малы, что распознать их невооруженным глазом практически не возможно.
Начальные возмущения накладываются друг на друга и, вследствие этого, в зависимости от наложения фаз возмущений и степени рассеяния энергии, амплитуды колебаний могут либо возрастать, либо затухать, либо стабилизироваться. Рост и затухание обуславливаются физическими свойствами струи, окружающей среды и режимными условиями вытекания жидкости из соплового отверстия.
Основные допущения, принимаемые в математическом описании движения струи
Описание световой волны, прошедшей через среду, делится в зависимости от свойств среды натри больших раздела: - волны в срелах, представляющих собой распределение в пространстве множества частиц, называемых случайными облаками дискретных рассеивателей. Примером могут служить дождь, град, туман, смог. - волны в средах, свойства которых непрерывно меняются случайным образом во времени и в пространстве, то есть волны в сплошных случайных срелах: выхлопные струи двигателей, турбулентность атмосферного воздуха, океана и т. д. - рассеяние волн на шероховатой поверхности: поверхность океана, планет, границы раздела между различными средами. Логично предположить, что дисперсный поток, образующийся в результате распыл ивани я жидкости в окружающей среде (газе), представляет собой случайное облако дискретных рассеивателей -капель жидкости. Рассматривая световую волну в среде, содержащей случайное облако дискретных рассеивателей, переходят к двум предельным случаям: разряженное и плотное облако. В разряженных облаках, когда плотность частин мала, используют приближение однократного рассеяния (рис, 7.а). В этой ситуации полагается, что очень небольшое число частиц находится на пути световой волны и рассеянная волна описывается однократным рассеянием на частицах. При увеличении плотности частиц (рис. 7.6) необходимо учитывать затухание вдоль пути распространения волны из-за поглощения и рассеяния. Здесь используется первое приближение многократного рассеяния. Таким образом, при распространении световых монохроматических волн в случайных средах с невысокой плотностью частиц используют либо приближение однократного рассеяния, либо теорию многократного рассеяния в первом приближении, либо приближение Рытова. С увеличением плотности среды случайных рассеивателей возрастает роль пекогерептной интенсивности рассеянного излучения по сравнению с когерентной при малой плотности частиц, и начинают сказываться эффекты многократного рассеяния (рис. 7.в) [6, 31, 32].
Теорию многократного рассеяния рассматривают с двух сторон: аналитической и теории переноса энергии в среде. Аналитический подход строится на основе дифференциальных уравнений Максвелла и волнового уравнения с характеристиками рассеяния и поглощения частиц, учитывая эффекты дифракции и интерференции волн. Теория переноса эвристически построена на непосредственно переносе энергии в среде со случайными рассеивателями. Случай, изображенный на рис. 7.г, относится к рассеянию волны на шероховатой поверхности. Однако практически невозможно построить теорию, учитывающую все эффекты.
При прохождении через среду часть световой энергии рассеивается, а часть поглощается, и световая волна с оставшейся энергией выходит из среды и регистрируется фотоприемником. Измеряя ослабление световой волны средой, можно измерить и концентрацию частиц. На рис. 8 представлена оптическая схема прибора для измерения ослабления. Чтобы быть уверенным, что рассеянный свет не попадает па фотоприемник, у источника помешается линза 3, однако, полностью этого достичь не удается: любым прибором, применяемым на практике, измеряется ослабленное излучение и некоторое количество излучения, рассеянного иод малыми углами. Эти углы определяются диафрагмами 2, 5 перед источником 1 и входными щелями монохроматора 8, 9 перед приемником излучения 10 [31,531.
Для более удобного описания поглощения световой энергии средой, вводится видимый коэффициент поглощения, зависящий от размеров приемной апертуры фотоприемника. Регистрируя ослабление на малых частицах сравнимых с длиной волны выясняется, что разница между видимым и геометрическим коэффициентами ослабления пренебрежимо мала. Для частиц, размеры которых больше длины волны, дифрагированный или рассеянный свет концентрируется вблизи направления падающего излучения и часть его попадает [(а входной зрачок фотоприемника. Увеличивая размер частиц до размеров апертуры фотоприемника, видимый коэффициент ослабления уменьшается от двойного геометрического сечения до значения этого сечения. Подробнее этот эффект описывается в соответствующей литературе по распространению излучения в дисперсных средах 131, 32]. Следовательно, если размер апертуры фотоприемника значительно больше размера частиц, тогда видимый коэффициент ослабления равен удвоенному значению геометрического сечения частиц, для тех размер которых больше длины волны зондирующего излучения.
Процессы распространения и ослабления оптического излучения в материальной среде с необходимой точностью можно описать с помощью ее оптических характеристик. Согласно закону Бугера-Ламберта-Бера, интенсивность / плоской монохроматической световой волны после прохождения слоя поглощающего вещества толщиной d связана с интенсивностью h волны на входе в слой следующим соотношением: где а -показатель поглощения света веществом, зависящий от частоты света, химической природы и состояния вещества.
Результаты исследования влияния давления впрыска на динамику развития потока распыленной жидкости
Схема измерения, реализованная в комплексе экспресс регистрации дисперсности потока распыленной жидкости «Факел-Д», приведена на рис. 25.
Определение дисперсного состава капель струи распыленной жидкости в комплексе «Факел-Д» осуществляется следующим образом. При постоянном давлении подводимой к форсунке 1 поток распыленной жидкости 2, ось которого 3 направлена горизонтально, попадает под воздействие, со направленного действию силы тяжести 4, воздушного потока 5, имеющего постоянную и малую по сравнению со скоростью струи скоростью. Поток воздуха 5 воздействует на капли струи жидкости, искривляя траекторию их полета, вследствие чего поток распыленной жидкости трансформируется.
Далее, трансформированный поток распыленной жидкости пронизывается световыми лучами от 6.1...6.N. источников светового излучения, расположенных последовательно в одной плоскости, таким образом, что их пересекают пролетающие капли, перпендикулярно направлению действия силы тяжести 4 и параллельно друг другу на известном расстоянии от форсунки, к струе. Затем фотодатчики 8.I...S.N регистрируют интенсивность светового излучения, прошедшего через трансформированный поток распыленной жидкости 2. После этого, последовательно от момента времени появления сигнала на выходе любого из фотодатчиков 8.1...8.N, выходной сигнал с фото датчиков преобразуют в цифровую форму в блоке 9 аналого-цифрового преобразователя и передают в ЭВМ 10. В ЭВМ по программе, составленной па основе формул (2.15) и (2.17) сигнал с фотодатчиков 8.1...8.N суммирую! от начала процесса распыления жидкости до окончания, определяя и запоминая массу капель струи распыленной жидкости радиуса г,,, прошедших через объем струи распыленной жидкости, пронизываемый световым излучением от і-го источника светового излучения 6.1 ...6.N (l i N). Радиус капель распыленной жидкости определяют из расстояния между плоскостью выходного отверстия форсунки и плоскостью светового излучения от п-го источника светового излучения 6.1 ...6.N. При постоянных скоростях истечения жидкости из сопла форсунки 1 и скорости обдува потока воздуха 5 капли распыленной жидкости радиуса будут двигаться по направлению к объему V струи распыленной жидкости, пронизанном световым излучением от п-го источника светового излучения 6.1 ...6.N. Константу преобразования О; в формуле (2.17) определяют предварительно путем калибровки и запоминают в ЭВМ 10, используя поток распыленной жидкости от эталонной форсунки, для которой гистограмма дисперсного состава капель распыленной жидкости известна. Гистограмму дисперсного состава капель струи распыленной жидкости определяют, по регистрируемой относительной интенсивности световых лучей и оценки размеров капель, осевших вниз.
В результате последовательно от времени начала процесса распыления жидкости форсункой 1 по формулам (2.15) и (2.17) находят значения массы ЛУ,- капель струи распыленной жидкости 2, прошедших объем V струи распыленной жидкости, пронизываемый световым излучением от п-го источника светового излучения 6.1...6.N. и регистрируемое 11-м приемником светового излучения 8.1 ...8.N. Далее сопоставляют подученную массу Mj капель струи распыленной жидкости 2 с определенным ранее радиусом капель распыленной жидкости г путем калибровки, используя струю распыленной жидкости от эталонной форсунки, с известной гистограммой дисперсного состава капель распыленной жидкости, получая при этом гистограмму распределения капель по размерам для исследуемой форсунки. L Экспериментальный комплекс позволяет проводить исследования дисперсности двухфазного топливного потока методами аэроседиментации, ближней лазерной локации, ослабления оптического сигнала в различных участках топливного потока [85,86,87]. Распыливание топлива осуществляется дизельной форсункой 1 Механическое крепление 2 форсунки позволяет ориентировать форсунку, а следовательно и формируемый ею поток 3 любым образом в пространстве. Поток распыленного топлива проходит через измерительную плоскость для измерений аэроседиментациопным методом. Измерительная плоскость сформирована липеіікой источников оптического излучения 4 (светодиоды) и линейкой фотоприемников 5 (сротодиоды). Линейка источников излучения подключена к регулируемому источнику тока для плавного изменения яркости светодиодов. Линейка фотоприемпиков подключена к регулируемому усилителю, сигнал с которого передается через палату ввода вывода в ЭВМ. Воздуховод 5 и блок воздухоподачи предназначены для формирования воздушного потока при проведении измерений аэроседимептациоппым методом, а также вентиляции измерительной камеры между сериями измерений. Блок воздухоподачи 6 создает в воздуховоде необходимое рабочее давление воздуха. Для исключения погрешностей измерений, вызванных попаданием на фотоприемник бокового излучения с источников оптического излучения, составляющих соседние измерительные сечения, на всех фотоприемниках и источниках оптического излучения предусмотрена бленда.
Для автоматизированного анализа дисперсного состава распыленной жидкости в конструкции экспериментального комплекса предусмотрена установка оптических датчиков, конструктивно расположенных таким образом, что на пути движения распыленной струи формируется измерительная плоскость. Проходя через эту плоскость, струя вызывает ослабление оптического излучения в измерительном канале.
Описание цифровой системы ввода изображений VS-CTT-285/X/E-2O01 /М
Изменение структуры потока регистрируется системой ввода изображении VS-CTT-285/X/E-2001/M 4, информация с которой передается на ЭВМ 5 и анализируется при помощи программного пакета для анализа и обработки цифровых изображений Pisost Image Framework 9.0. Измерения, возможно, производит], в двух режимах: в проходящем свете и в отраженном, в зависимости от включения источников света 6. Для детального исследования структуры струи вместо любого из источников света возможна установка лазера.
В целях выявления основных физических особенностей формирования потока распыленной жидкости и определения формы струи распыливання проводились опыты по скоростному фотографированию.
Результаты фотографирования в профильных проекциях процесса развития струи в различные моменты впрыска при помощи системы ввода изображений VS-CTT-285/X/E-2001/M приведены на рис.35
Анализ полученных фотографий показал следующие особенности изучаемого явления: 1. Иа начальном и основном участке внешняя граница струи хорошо вписывается в конус с углом раскрыва определяемым корневым углом распыливання (за исключением моментов начала и конца впрыска). 2. Дальнобойности струи распыленной жидкости оказывается тем больше, чем больше давление подачи жидкости. Сделанные фотографии позволяют довольно точно определить внешнюю границу струи при различных режимах течения, а также оценить распределение массы распыленной жидкости по объему струи в различные моменты времени после начала впрыска. 1. Применение описанных устройств и приборов позволило создать комплекс регистрации дисперсного состава распыленного топлива в реальном масштабе времени 2. Экспериментально подтверждена адекватность примененной физической модели заданным условиям эксперимента, а также разработанного метода регистрации дисперсного состава распыленной жидкости. 3. Разработанный па основе предложенной математической модели алгоритм расчета начальной скорости топлива в зависимости от давления топлива перед распылителем позволяет правильно оценивать скорость потока и теоретически определять размеры капель в измерительных сечениях. 4. Получена гистограмма дисперсного состава капель имнульсноіі струи жидкости (дизельного топлива). Показана возможность определения дисперсного состава распыленной жидкости, путем регистрации относительной интенсивности световых лучей, расположенных параллельно друг другу и перпендикулярных к струе, при воздействии потока воздуха по предложенному способу. 5. Установлено, что распределение частиц вдоль длимы струн подчиняется закону, близкому к распределению Пуассона, причем показатель степени экспоненты прямо пропорционален относительному диаметру частиц. Компьютеры, работающие в режиме реального времени, имеют другие задачи, чем используемые для «классической» обработки информации (рис. 36). Основная разница состоит в том, что регистрирующий компьютер должен работать со скоростью, соответствующей скорости процесса. Само понятие «реальное время» указывает на то, что регистрация внешних событий не должна иметь заметного запаздывания. Другая особенность регистрации процессов заключается в том, что ход исполнения программы нельзя определить заранее. Внешние сигналя могут прерывать или изменять последовательность исполнения операторов программы, причем для каждого нового прогона по-разному. Кроме того существует проблема эффективного использования ресурсов компьютерной системы с учетом временных ограничений. Все это требует специальных методов программирования. Дополнительную проблему представляет собой тестирование систем реального времени из-за отсутствия предсказуемого порядка выполнения операторов программы по сравнению с обычными компьютерными системами. Параллельность - одно из свойств реального мира. Все события и фактически любые физические процессы представляют собой множество «подпроцессов», которые протекают параллельно. Естественным следствием параллельной природы окружающего мира является то, что компьютер должен работать по параллельным задачам. В этом заключается отличие работы в реальном масштабе времени от обычного режима, для которого естественным является последовательный режим [97].
