20.03.2016
216.014.ccdb

СПОСОБ ТЕПЛОВИЗИОННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ТУРБУЛЕНТНОСТИ НЕИЗОТЕРМИЧЕСКОГО ПОТОКА

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области термографии и может быть использовано при создании технологии тепловизионного определения количественных пульсационных характеристик турбулентности неизотермического потока жидкости. Согласно заявленному способу осуществляют промер температурного поля с помощью тепловизора, получая тепловизионную термовидеограмму и находя последовательное изменение температуры в n-м количестве кадров, взятых из цифрового тепловизионного фильма в каждом контрольном пикселе. Выбирают сосуд с прозрачной для инфракрасного излучения стенкой, заполняют его жидкостью и осуществляют промер теплового потока в зоне пограничного с внутренней поверхностью стенки сосуда слоя. Причем предварительно проводят точную фокусировку макрообъектива на внутренней поверхности стенки сосуда. Затем по тепловизионной термовидеограмме определяют зависимость амплитуды пульсаций теплового потока от времени и с помощью прямого преобразования Фурье строят спектральные кривые пульсаций теплового потока в контрольных точках, по которым выделяют и сравнивают частоты изменения теплового потока. После определяют степенной закон и по результатам сравнения идентифицируют участки турбулентного спектра. Съемку цифрового тепловизионного фильма проводят с частотой кадров, как минимум вдвое превышающей измеряемую частоту пульсаций теплового потока. Технический результат - повышение точности и достоверности получаемых данных. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к технической физике, более конкретно к термографии, и может быть использовано при создании технологии тепловизионного определения количественных пульсационных характеристик турбулентности неизотермического потока жидкости путем измерения пространственно-временных параметров нестационарного температурного поля в зоне пограничного слоя.

Известен способ тепловизионной диагностики процессов теплоотдачи (Ru, №2255315 от 16.07.2004, G01K 13/02), включающий измерение температурных полей твердого тела и газового потока, причем измерение температурного поля газового потока, производимое синхронно с измерением температурного поля твердого тела, осуществляют путем размещения в газовом потоке преобразователя температуры в виде сетки таким образом, что обрез сетки находится в пределах толщины пограничного слоя при ламинарном течении газового потока или в пределах толщины вязкого подслоя при турбулентном течении газового потока.

К недостаткам данного способа относится то, что в известном устройстве присутствует сетка - преобразователь температуры, что позволяет выполнять измерения температурного поля только в газовом потоке, так как жидкость является непрозрачной для инфракрасного излучения (ИК), недостоверность и длительное время измерения параметров.

Наиболее близким по технической сущности является способ тепловизионного определения характеристик турбулентности газового потока (Ru, №2400717 от 09.06.2008, G01K 13/02) путем промера температурного поля, характеризующийся тем, что промер температуры осуществляют с помощью тепловизора, получая тепловизионную термовидеограмму горячего газового потока на фоне технологической поверхности, после чего находят последовательное изменение температуры в n-м количестве кадров, взятых из тепловизионного фильма в каждом контрольном пикселе, по которому определяют дисперсию изменения температуры по упомянутым кадрам для каждого контрольного пикселя, задают пороговое значение дисперсии, сравнивают значение дисперсии температуры в каждом контрольном пикселе с пороговым уровнем и по результатам сравнения выделяют контрольные пиксели, принадлежащие области существования факела, по значению дисперсии в которых судят о турбулентности и структуре газового потока.

К недостаткам данного способа относится то, что способ позволяет выполнять измерения температурного поля только в газовом потоке, так как жидкость является непрозрачной для инфракрасного излучения, недостоверность и длительное время измерения параметров.

Технической задачей является разработка способа тепловизионного определения количественных пульсационных характеристик турбулентности неизотермического потока жидкости, позволяющего снимать информацию из узкой (десятки микрон) локальной зоны контакта жидкости с твердой поверхностью стенки, прозрачной для ИК-излучения.

Техническим результатом решения поставленной задачи является идентификация участков турбулентного спектра в зоне пограничного слоя потока жидкости.

Технический результат достигается тем, что в способе тепловизионного определения характеристик турбулентности неизотермического потока жидкости путем промера температурного поля с помощью тепловизора, получая тепловизионную термовидеограмму и находя последовательное изменение температуры в n-м количестве кадров, взятых из цифрового тепловизионного фильма в каждом контрольном пикселе, выбирают сосуд с прозрачной для инфракрасного излучения стенкой, заполняют его жидкостью и осуществляют промер теплового потока в зоне пограничного с внутренней поверхностью стенки сосуда слоя, причем предварительно проводят точную фокусировку макрообъектива на внутренней поверхности стенки сосуда, затем по тепловизионной термовидеограмме определяют зависимость амплитуды пульсаций теплового потока от времени и с помощью прямого преобразования Фурье строят спектральные кривые пульсаций теплового потока в контрольных точках, по которым выделяют и сравнивают частоты изменения теплового потока, после определяют степенной закон и по результатам сравнения идентифицируют участки турбулентного спектра, при этом съемку цифрового тепловизионного фильма проводят с частотой кадров, как минимум вдвое превышающей измеряемую частоту пульсаций теплового потока.

Толщина пограничного участка жидкости составляет около 100 мкм.

На Фиг. 1 изображена блок-схема, поясняющая суть способа тепловизионного определения характеристик турбулентности неизотермического потока жидкости.

На Фиг. 2 изображено устройство для осуществления предложенного способа.

На Фиг. 3 приведен пример термовидеограммы.

На Фиг. 4 приведен пример постановки контрольной точки и график изменения температуры.

Устройство состоит из тепловизионной камеры (1), сосуда с жидкостью (2), инфракрасно-прозрачной стенки (3).

Предложенный способ заключается в следующем.

Объектив тепловизора (1) с малым фокусным расстоянием фокусируют на стенку (3) сосуда (2), прозрачную для ИК-излучения. Плоскостью наведения является внутренняя поверхность стенки (3), точность фокусировки 0,1 мм.

Производят тепловизором (1) съемку цифровой тепловизионной термовидеограммы турбулентного неизотермического течения жидкости - излучения из зоны контакта жидкости со стенкой (3). На Фиг. 3 приведен пример термовидеограммы. Частоту съемки выбирают такой, чтобы ее значение превышало по крайней мере в 2 раза максимальное значение частоты пульсаций, которое требуется измерить. Это связано с тем, что на каждую пульсацию теплового потока должно приходиться не менее двух кадров термовидеограммы для однознозначной идентификации пульсаций. Для стандартных турбулентных спектров воды такое значение - 30-40 Гц.

Выбирают контрольные точки (пиксели) для снятия спектров, после чего находят последовательное изменение температуры в n-м количестве кадров, взятых из цифрового тепловизионного фильма в каждом контрольном пикселе с длительностью съемки не менее нескольких минут. На Фиг. 4 приведен пример постановки контрольной точки и график изменения температуры.

С помощью стандартной программы, реализующей быстрое преобразование Фурье (FFT) (например, в программной среде Python), строят спектральные кривые пульсаций теплового потока, в контрольных точках - зависимости приведенной плотности энергии от частоты пульсаций. Для определения степенного закона и идентификации спектров пульсации жидкости исследуемая функциональная зависимость представляют в двойных логарифмических координатах, где степенные законы соответствуют прямым линиям. На Фиг. 4 представлены спектральные кривые пульсации теплового потока в двойных логарифмических координатах.

По полученным энергетическим спектрам выделяют и сравнивают частоты изменения теплового потока, определяют степенной закон наклона образующей спектральной кривой.

По результатам сравнения идентифицируют участки турбулентного спектра - те участки, на которых угол наклона верхней образующей при наложении касательных совпадает с углом наклона прямой -5/3 (Закон Колмогорова Е(k)~k-5/3 - изображен пунктирной линией на Фиг. 4, где

Е - энергия,

k - волновое число).

На Фиг. 4 представлено визуальное сравнение для идентификации участков турбулентного спектра.

По результатам данного сравнения выделяют контрольные точки, принадлежащие области существования турбулентного течения в пограничном слое жидкости. Определяют количественно диапазон частот, в котором течение жидкости в каждой контрольной точке является турбулентным.

Таким образом, использование данного способа тепловизионного определения количественных пульсационных характеристик турбулентности неизотермического потока жидкости путем измерения пространственно-временных параметров нестационарного температурного поля позволяет идентифицировать участки турбулентного спектра в зоне пограничного слоя потока жидкости, что решает задачу верификации и валидациии расчетных кодов.


СПОСОБ ТЕПЛОВИЗИОННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ТУРБУЛЕНТНОСТИ НЕИЗОТЕРМИЧЕСКОГО ПОТОКА
СПОСОБ ТЕПЛОВИЗИОННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ТУРБУЛЕНТНОСТИ НЕИЗОТЕРМИЧЕСКОГО ПОТОКА
СПОСОБ ТЕПЛОВИЗИОННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ТУРБУЛЕНТНОСТИ НЕИЗОТЕРМИЧЕСКОГО ПОТОКА
СПОСОБ ТЕПЛОВИЗИОННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ТУРБУЛЕНТНОСТИ НЕИЗОТЕРМИЧЕСКОГО ПОТОКА
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 28.
10.04.2015
№216.013.3c56

Горизонтальный парогенератор

Изобретение относится к энергетике, в частности к парогенераторам, которые могут быть использованы в ядерных энергетических установках. Сущность изобретения заключается в том, что в парогенераторе на каждом днище корпуса выполнены коллекторные камеры подвода и отвода греющего теплоносителя,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002546934
Дата охранного документа: 10.04.2015
10.09.2015
№216.013.7602

Теплообменный аппарат воздушного охлаждения

Изобретение относится к теплообменным аппаратам и может быть использовано для нагрева, охлаждения жидкостей и газов. В теплообменном аппарате воздушного охлаждения, содержащем корпус, в котором размещены теплообменные трубы, объединенные коллекторами в секции, расположенные параллельно друг...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002561799
Дата охранного документа: 10.09.2015
20.02.2016
№216.014.ced7

Предохранительное мембранное устройство

Изобретение относится к области машиностроения и может быть преимущественно использовано в предохранительных устройствах мембранного типа. В корпусе предохранительного мембранного устройства размещены разрывной элемент и сильфонный привод, включающий в себя шток, сильфон, подпружиненный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002575186
Дата охранного документа: 20.02.2016
10.04.2016
№216.015.2f4e

Способ переработки отработанных радиоактивных ионообменных смол

Изобретение относится к средствам переработки жидких радиоактивных отходов, в частности ионообменных смол (ИОС), путем их включения в полимерную матрицу. Способ включает предварительную обработку радиоактивных отходов посредством сушки ИОС электромагнитным полем (ЭМП) сверхвысокочастотного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002580949
Дата охранного документа: 10.04.2016
13.01.2017
№217.015.8c87

Стенд для испытаний торцовых уплотнений валов циркуляционных насосов

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к стендам для испытаний торцовых уплотнений валов циркуляционных насосов. Стенд для испытаний торцовых уплотнений валов циркуляционных насосов содержит постамент с силовым корпусом. В корпусе размещен вертикально на двух опорах вал. На...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002604778
Дата охранного документа: 10.12.2016
24.08.2017
№217.015.94af

Ядерный реактор на быстрых нейтронах с жидкометаллическим теплоносителем

Изобретение относится к области ядерной техники, в частности к области очистки жидкометаллического теплоносителя. Технической задачей является создание горячей ловушки, размещаемой в активной зоне ядерного реактора и использующей для подогрева очищаемого теплоносителя ее тепловыделения. В...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002608596
Дата охранного документа: 23.01.2017
25.08.2017
№217.015.b290

Рельсовый путь для наклонного подъемника ядерного реактора

Изобретение относится к области ядерной техники и может быть использовано в составе перегрузочного оборудования ядерного реактора. Заявленный рельсовый путь наклонного подъемника ядерного реактора выполнен с чередованием прямолинейных и криволинейных участков, причем начальный и конечный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002614056
Дата охранного документа: 22.03.2017
25.08.2017
№217.015.b453

Электропроводное соединение двух кабелей

Предлагаемое техническое решение относится к области электроизмерительной техники и может быть использовано в устройствах с неразъемными соединениями кабелей, используемых, например, при изготовлении термопреобразователей. Техническим результатом предлагаемого технического решения является...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002614031
Дата охранного документа: 22.03.2017
25.08.2017
№217.015.b740

Наклонный подъемник ядерного реактора

Изобретение относится к области ядерной техники и может быть использовано в составе перегрузочного оборудования ядерного реактора. Наклонный подъемник ядерного реактора содержит тележку 1 с гильзой 2 для ОТВС, которая перемещается по рельсовому пути 3 в наклонном коридоре 4 с помощью троса 8....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002614518
Дата охранного документа: 28.03.2017
25.08.2017
№217.015.bdf0

Малоинерционный термопреобразователь

Изобретение относится к области электроизмерительной техники, а именно к устройствам термопреобразователей, и может быть использовано для измерения быстроменяющихся температурных процессов, например температуры капель воды. Сущность: термопреобразователь содержит кабели с термоэлектродами,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002616982
Дата охранного документа: 19.04.2017
Показаны записи 1-10 из 18.
10.04.2015
№216.013.3c56

Горизонтальный парогенератор

Изобретение относится к энергетике, в частности к парогенераторам, которые могут быть использованы в ядерных энергетических установках. Сущность изобретения заключается в том, что в парогенераторе на каждом днище корпуса выполнены коллекторные камеры подвода и отвода греющего теплоносителя,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002546934
Дата охранного документа: 10.04.2015
10.09.2015
№216.013.7602

Теплообменный аппарат воздушного охлаждения

Изобретение относится к теплообменным аппаратам и может быть использовано для нагрева, охлаждения жидкостей и газов. В теплообменном аппарате воздушного охлаждения, содержащем корпус, в котором размещены теплообменные трубы, объединенные коллекторами в секции, расположенные параллельно друг...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002561799
Дата охранного документа: 10.09.2015
20.02.2016
№216.014.ced7

Предохранительное мембранное устройство

Изобретение относится к области машиностроения и может быть преимущественно использовано в предохранительных устройствах мембранного типа. В корпусе предохранительного мембранного устройства размещены разрывной элемент и сильфонный привод, включающий в себя шток, сильфон, подпружиненный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002575186
Дата охранного документа: 20.02.2016
10.04.2016
№216.015.2f4e

Способ переработки отработанных радиоактивных ионообменных смол

Изобретение относится к средствам переработки жидких радиоактивных отходов, в частности ионообменных смол (ИОС), путем их включения в полимерную матрицу. Способ включает предварительную обработку радиоактивных отходов посредством сушки ИОС электромагнитным полем (ЭМП) сверхвысокочастотного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002580949
Дата охранного документа: 10.04.2016
13.01.2017
№217.015.8c87

Стенд для испытаний торцовых уплотнений валов циркуляционных насосов

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к стендам для испытаний торцовых уплотнений валов циркуляционных насосов. Стенд для испытаний торцовых уплотнений валов циркуляционных насосов содержит постамент с силовым корпусом. В корпусе размещен вертикально на двух опорах вал. На...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002604778
Дата охранного документа: 10.12.2016
24.08.2017
№217.015.94af

Ядерный реактор на быстрых нейтронах с жидкометаллическим теплоносителем

Изобретение относится к области ядерной техники, в частности к области очистки жидкометаллического теплоносителя. Технической задачей является создание горячей ловушки, размещаемой в активной зоне ядерного реактора и использующей для подогрева очищаемого теплоносителя ее тепловыделения. В...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002608596
Дата охранного документа: 23.01.2017
25.08.2017
№217.015.b290

Рельсовый путь для наклонного подъемника ядерного реактора

Изобретение относится к области ядерной техники и может быть использовано в составе перегрузочного оборудования ядерного реактора. Заявленный рельсовый путь наклонного подъемника ядерного реактора выполнен с чередованием прямолинейных и криволинейных участков, причем начальный и конечный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002614056
Дата охранного документа: 22.03.2017
25.08.2017
№217.015.b453

Электропроводное соединение двух кабелей

Предлагаемое техническое решение относится к области электроизмерительной техники и может быть использовано в устройствах с неразъемными соединениями кабелей, используемых, например, при изготовлении термопреобразователей. Техническим результатом предлагаемого технического решения является...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002614031
Дата охранного документа: 22.03.2017
25.08.2017
№217.015.b740

Наклонный подъемник ядерного реактора

Изобретение относится к области ядерной техники и может быть использовано в составе перегрузочного оборудования ядерного реактора. Наклонный подъемник ядерного реактора содержит тележку 1 с гильзой 2 для ОТВС, которая перемещается по рельсовому пути 3 в наклонном коридоре 4 с помощью троса 8....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002614518
Дата охранного документа: 28.03.2017
25.08.2017
№217.015.bdf0

Малоинерционный термопреобразователь

Изобретение относится к области электроизмерительной техники, а именно к устройствам термопреобразователей, и может быть использовано для измерения быстроменяющихся температурных процессов, например температуры капель воды. Сущность: термопреобразователь содержит кабели с термоэлектродами,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002616982
Дата охранного документа: 19.04.2017

Похожие РИД в системе