氫氣泡顯示技術(shù)調(diào)研報告

1、1流動顯示方法1.1添加劑法在流體中人工地加入某些物質(zhì)，通過對加入物質(zhì)的蹤跡的觀察得到流體 運(yùn)動的圖像。這類方法有： 熒光油流法：在固壁表面上涂刷一層有熒光劑的油料，在物面氣流剪 切力的作用下形成油膜。它在紫外光的照射下能發(fā)出輝光，可以清楚地辨別 模型表面的流態(tài)。 熒光微絲法：將經(jīng)過熒光染料處理的極細(xì)的短纖維絲的一端規(guī)則地粘 在模型上，另一端讓其自由，然后觀察絲線在氣流中的動態(tài)以判斷氣流的方 向和分離等現(xiàn)象。 液晶法：將液晶涂于物面上，物面溫度的變化引起液晶分子結(jié)構(gòu)變化, 因而顯示不同的顏色，由此判定流態(tài)和測量溫度的大小。 升華法：靠物面各處的氣流條件不同，造成涂于物面的升華材料程度不 同的升

2、華，由此確定物面流態(tài)。 顯溫漆法：原理類似于升華法。 色（煙）流法：在流體中注入有色劑，或在氣流中加入煙霧，利用帶色 流體和煙霧來顯示流譜。 氫氣泡法：使水電解產(chǎn)生氫氣泡，觀察氣泡的運(yùn)動（見水槽和水洞），直觀 地得到流譜。 蒸汽屏法：利用超音速氣流中水汽冷凝成霧的原理?？捎闷庠凑彰?， 取得該平面內(nèi)的流動圖像。此外，還有空氣中的氨氣泡法等。1.2光學(xué)顯示法常用在氣流有密度變化的高速流場中，具有不干擾流場的優(yōu)點。氣體的 光折射率是密度的函數(shù)。通過流場的光線因流場密度的變化會產(chǎn)生位置差、 方向差和光程差，從而發(fā)生偏轉(zhuǎn)。光線的偏轉(zhuǎn)反映流場的特性。陰影法記錄 的是光束的位移，陰影圖表征流場密度梯度的變

3、化。紋影法記錄光束的偏轉(zhuǎn) 角，紋影圖表征流場密度的梯度。若把普通紋影儀變?yōu)榧y影干擾儀，還可用 來顯示和測量高速氣流的密度場，它能避免紋影儀中的衍射效應(yīng)，靈敏度高， 并可以從干涉圖中獲得流場的定量數(shù)據(jù)。用激光全息干涉法可拍攝彩虹全息 干涉流場照片。光學(xué)顯示方法所得的照片清晰，可配微機(jī)和圖像處理裝置作 定量分析，應(yīng)用日益廣泛。屬于這一類方法的還有紅外熱像儀和層析技術(shù)。 1.3能量法對流體某單元施加能量，使能量增大的流體元象示蹤子那樣運(yùn)動，再利 用光學(xué)等手段顯示流動圖像。例如用于低壓氣體流場的輝光放電法和電子束 法。2氫氣泡法的應(yīng)用研究氫氣袍顯示技術(shù)就是用于水介質(zhì)設(shè)備水洞、水槽、水池等流場顯示的一

4、種電控方法一般適于水速為lcm/s-lm/so但亦有成功地使用在低于5mm/s和 髙于7m/s的水速中。這種方法不污染水介質(zhì)、操作容易，尤其是可以進(jìn)行定 量測量從而清晰地顯示出流場形態(tài)。2.1理論基礎(chǔ)根據(jù)電解定律，在個大氣壓下,t°c純水中，單位時間產(chǎn)生的氫氣體積是：e = 0.396xl0_3x(273 + r)x/式中i為電解電流強(qiáng)度，a； q為電解產(chǎn)生的©氣體積，cm3/mino產(chǎn)生盤氣 泡的裝置如圖所示。2脈沖電壓圖1氫氣泡技術(shù)示意圖1陽極板2水檀3支架 4陰極絲2.2電極陽極板可以用任何金屬板制成，一般用銅箔，陰極絲也可用任何材料和任意直徑的金屬 絲。實驗表明氫氣

5、泡的大小和絲的直徑相當(dāng)。當(dāng)盤氣泡直徑在10-50 p m吋，跟隨性較好， 可不考慮其上浮作用。但在低速水流中，陰極絲上的氫氣泡隨水流動慢，易于合并，應(yīng)釆用 較細(xì)的陰極絲。而在較高的水速時，氫氣泡隨水流走的快，合并機(jī)會少，可用較粗的絲，從 絲的強(qiáng)度和電解電流強(qiáng)度考慮也宜采用較粗的陰極絲。陰極絲應(yīng)選用具有產(chǎn)生氣泡均勻，易 焊接、受腐蝕小、強(qiáng)度大和氣泡易脫離等優(yōu)點的材料以白金絲和鶴絲為佳。陰極絲的形狀決定了氫氣泡的流跡，下圖是不同形狀的陰極絲產(chǎn)生的氫氣泡群。二一二 氣suhh0口口口凹口nn 二圖2幾種電極形狀和產(chǎn)生的氫氣泡群1陰極絲形狀；2.加以直流電壓時產(chǎn)生的泡群;3.加以肪c沖電壓時產(chǎn)生的氣泡

6、群序號材料電源陰極直徑(p m)使用單位備注1鉗絲脈沖電源20北京航空航天大學(xué)連續(xù)絲2鉗絲脈沖電源17南京理工大學(xué)連續(xù)絲3烏絲脈沖電源10夭津大學(xué)連續(xù)絲4鉗絲脈沖電源?華屮科技大學(xué)連續(xù)絲5鉗絲脈沖/直流電源15武漢理工大學(xué)連續(xù)絲6鉗絲脈沖電源25北京航空航天大學(xué)分段絕緣絲其中南京理工大學(xué)所采用的穩(wěn)壓電源型號為hg6233,函數(shù)發(fā)生器型號為hg1002a。hg6233參數(shù)為：1.輸!11電壓和電流2.030v/03a 可調(diào) 2 組3.5v/2a 固定 1 組 (hg6333、hg6332)4. 顯示方式：4組led同時顯示電壓和電流5. 穩(wěn)壓、穩(wěn)流模式自動轉(zhuǎn)換6. 具有獨(dú)立或跟蹤模式7. 輸!11可預(yù)置8. 具有過載保護(hù)9. 外形尺寸：240mm x 150mm x300mm10. 參考報價1120元hg1002a參數(shù)為：o.l-lomhz0.5-5mhz0.2-2mhz2.3電壓要想使水電解，必須在兩極間施加直流電壓。在我們實驗中能供給電壓0300v, 電流0300ma的直流電壓都可以使用。脈沖電壓則是使用開關(guān)電路控制直流電源而得到 的，其工作原理如下圖所示。其工作原理是廠、t2構(gòu)成自由多諧振蕩器，形成周期t可調(diào)的方波。形成周期可調(diào)的 方波經(jīng)r-c微分電路取出周期為的觸發(fā)脈沖，觸發(fā)由t6、t7組成的脈寬w可調(diào)的單穩(wěn)觸發(fā) 器。再經(jīng)rc微分電路t9、tio、