Разработка оптико-электронного комплекса для комплексной диагностики газожидкостных потоков

На первом этапе работы был осуществлен подробный обзор современной научно-технической литературы по проблематике исследования, а также выполнен патентный поиск. В ходе выполнения второго этапа была осуществлена разработка модулей оптико-электронного комплекса для одновременного определения скорости газожидкостного потока и размеров капель. В частности, разработаны принципиальные схемы, 3D модели и чертежи модулей для измерений поля скоростей потока и размера капель. Подобраны элементы модулей и проведена их апробация. Собраны лабораторные образцы модулей и проведены серии экспериментов с целью тестирования их работоспособности модулей, дана оценка точности экспериментальным данным. В ходе выполнения третьего и четвертого этапа работы был разработан и апробирован алгоритм обработки и интерполяции для модуля мультицветной анемометрии по изображениям частиц, алгоритм для обработки для модуля лазерного интерференционного метода. Произведена компоновка модулей в оптико-электронный комплекс и соответствующая настройка и юстировка. Проведено тестирования комплекса на потоке капель жидкости из форсунки и потоке пузырьков воздуха в воде. Дана оценка точности экспериментальных результатов и определены границы применимости комплекса. Разработанный оптико-электронный комплекс позволяет измерять все три составляющие вектора скорости потока в диапазоне от 47,4·10-6 м/с до 8,6·10-3 м/с и визуализировать его трехмерную структуру с точностью до 7%. Следует отметить, что максимальная скорость указана для окна опроса 128×128. А также позволяет измерять размер частиц газожидкостного потока в диапазоне от 0,03 мм до 2 мм. Точность измерений составляет 7 ‒ 11%. Следует отметить, что данный диапазон скоростей и размеров частиц обусловлен характеристиками выбранной камеры и объектива. В случае выбора в качестве приёмной оптической системы другой камеры, например, высокоскоростной, диапазон скоростей будет значительно увеличен. Конечными потребителями разработанного оптико-электронного комплекса являются различные ракетостроительные предприятия, заводы по производству систем охлаждения, предприятия, занимающиеся разработкой систем по очищению топлива, научно-исследовательские учреждения.