纹影法实验装置

1. 雾化的作用

雾化器械雾化治疗机：对于过敏皮肤的治疗，在皮肤科、治疗支气管炎时会用到。需要做雾化的情况支气管炎可以用雾化吸入治疗，具体用的药物需要医生根据病情确定。

2. 史绍熙的人物贡献

推导出粒子在气缸内涡流中的运动轨迹方程，提出了周边混合气流形成的原理。
发明柴油机的热混合理论。
建立了周期性脉动式流动的能用速度分布方程，并求得了其频率影响的无因次式，从而解决了层流流量计多年来未解决的理论问题和设计问题。
研究开发成功我国第一台转速为3000转/分以上的高速柴油机和第一台两级自由活塞式发动机压气机。
创建高校内燃机专业
内燃机是国民经济与国防各部门广泛应用的动力机械，50年代初，我国不仅内燃机工业基础十分薄弱，而且高等院校尚未设立内燃机专业。作为这一领域的专家，史绍熙回国后当即积极推动与筹划，并于翌年（1952年）建立了天津大学内燃机专业，成为我国这一专业学科的首创者之一。他亲任内燃机教研室主任并讲授热工学、气体动力学、燃烧学、内燃机设计、高速柴油机原理与设计、自由活塞发动机等课程。同时，他又组织翻译了我国高等学校通用的第一套苏联内燃机教材及其教学计划和教学大纲，建立了内燃机实验室，并注意培养青年教师，为我国内燃机高等教育奠定了基础。
1956年他被选任为我国首批研究生导师，开始招收研究生。这也是由我国专家自行培养内燃机高级人才之始。 他一贯主张教学与科研相结合，把不断提高教师自身素质与学术水平和更好地为国家建设培育人才紧密联系在一起，使高等学校成为教学与科研两个中心，达到既出人才又出成果的双重目的。
1958年任主管内燃机与热能的第二机械系主任后，又在取得天津市的支持下创建了天津内燃机研究室；
1960年又扩建为教育部与天津市共同领导的天津内燃机研究所并由他亲任所长，承担了不少国家重要科研项目和新产品开发任务。他全面组织领导了105系列与85系列柴油机和多种小型汽油机的设计、研究与发展工作，并在小型高速柴油机研制上取得了新突破，研究成功我国第一台标定转速达3000转/分（实验室内高达4000转/分）的新机型，可满足军用发电、快艇辅机和汽车动力的需要，为我国内燃机产品发展作出了重要贡献。
1960年他还主持设计研制成功了第一台自由活塞发动机－压气机联合装置，并编写了《自由活塞式发动机》一书，填补了我国的一项空白。
1976年随着我国历史性的转折，年已六旬的史绍熙在教学与科研工作上也进入了新阶段。
1979年担任天津大学副校长兼热物理工程系主任，并创立了工程热物理专业，接着又筹建了热能研究所，兼任所长，广泛地进行了能源利用与开发研究。
1981年被评选为我国首批博士研究生导师。
1984年又被聘任为美国世界开放大学研究生指导教授。
1987年他主持建成了第一个内燃机燃烧学国家重点实验室，并亲任主任和学术委员会主任，同时建立了我国唯一的内燃机学科博士后科研流动站。他全面负责领导着这两个重要部门的工作。到目前为止，他已培养出博士10人、硕士40人，并已承担博士后科研指导工作。
1981～1986年他出任天津大学校长。在他的任期内，天津大学得到了长足的发展，先后成立了研究生院、管理学院、石油化工学院、材料科学与工程系、物理系、化学系、力学系、人文与社会科学系、外语系等，使之由多科性工科大学扩大为以工科为主，理、工、文、管各科相结合的综合性大学。 他非常重视国际学术交流，并在国内外学术界担任着许多重要职务。在他任校长以后，与国外高校进行了更加广泛的联系与合作，先后同美、英、加拿大、法、德、日、波兰、挪威、新西兰等国22所大学建立了校际合作关系。他不仅常应邀到国外讲学和参加国际学术活动，而且于1984、1985年在国内组织了两次国际会议。
1989年他又组织召开了世界性的第18届国际内燃机会议（CIMAC）并担任大会主席。他作为中国内燃机学会理事长，与德国内燃机协会签定了两国合作协议，他还以中国大学内燃机学科组主席的名义与英国大学内燃机学科组签定了学术交流协议，为我国内燃机学术界走向世界，进入先进行列做出了重要贡献。
发明复合式燃烧系统
50年代末至60年代初期，我国工业和经济正面临着一个极其困难的时期。当时，国内生产的柴油机，性能均已明显落后，有的产品在生产和配件供应上也遇到了困难。国民经济的发展，迫切需要依靠自己的力量设计新一代的产品。其中，最关键的问题则是寻求适合我国当时国情的燃烧系统。为此，史绍熙提出了一种全新的燃烧方式，并定名为复合式燃烧过程，经过近四年的试验研究，获得了成功并于1963年通过了鉴定。 复合式燃烧过程的发明，不仅是他在柴油机燃烧理论方面的一项新突破，而且在应用上也作出了贡献，在国内外产生了重大影响。 关于柴油机的燃油－空气混合与燃烧方式，历来都遵循着传统的“空间式”或“容积式”理论，亦即在设计燃烧系统时，应将燃料喷成油雾，均匀地分布在燃烧室空间，避免油束触壁。
1955年，西德MAN公司Meurer一反传统观念，提出了“油膜式”或“壁面式”燃烧过程（M过程），亦即将95%左右的燃料喷涂于燃烧室壁面上形成油膜，由少量的油雾在空间与空气混合着火，油膜随之蒸发燃烧。这一过程在该公司的一些产品上得到应用，并取得了轻声无烟的良好效果。但是，经过我国的研究与实践，发现了它的某些局限性，其中突出的两个问题是当时喷油嘴的生产不易解决，发动机冷起动较困难。史绍熙面对我国中小型高速柴油机发展中的困境，于1959年提出了既适合中国国情而又兼具上述两种燃烧方式长处的新型燃烧系统一复合式燃烧过程。他巧妙地把空间燃烧与油膜燃烧相结合，利用气缸内空气涡流随发动机工况变化的规律，改变燃油在空间与壁面上分布配比，使之在发动机起动或低速运转时，由于涡流速度低，空间燃料增多而具有“空间式”特点，从而克服了M过程起动困难的缺点；当发动机高速运转时，由于涡流速度高，壁面燃料多，又具有“油膜式”的特点，其结果不仅改善了柴油机的燃烧过程，降低了燃油消耗率，而且还可燃用多种燃料，特别是避免了采用小型多孔式喷油嘴，而采用我国大量生产的具有自清作用的轴针式喷油嘴，适应了当时我国的制造与使用条件。这不仅是我国第一个具有独创性的燃烧过程，而且也早于国外后来出现的类似过程（如德国的D过程和H过程）。日本京都大学著名教授长尾不二夫在“压燃式发动机的燃烧”论文中评价这一新的燃烧过程时指出：“天津大学史绍熙教授发明用普通燃烧与壁面燃烧相结合的新方法，取得了良好效果。” 复合式燃烧系统及其理论已编入高等学校教材《内燃机原理》，并于1973年作为国际技术交流资料提供匈牙利。该燃烧系统已广泛用于我国X105系列柴油机上，曾有30多家工厂生产，年产量高达70多万千瓦。此项成果荣获1982年国家发明二等奖。
内燃机缸内流动及燃油喷雾研究
史绍熙身负教学、行政许多领导职务和社会兼职，但却始终作为学术带头人，坚持在科研工作的第一线。他一贯倡导在学习、吸收他人的先进思想与技术的基础上、结合我国实情与发展需要，走自已的创新道路，并在科研实践中身体力行。因此，他不仅把传统的“空间式”和“油膜式”两类不同性质的燃烧方式取长补短，巧妙结合，创造出复合式燃烧系统，而且在以后的工作，不断开拓进取，并在流体力学、燃烧学、缸内流动、燃油雾化等试验研究方面不断取得新的进展与成果。 他在燃烧室内空气运动与粒子运动的研究中，提出了粒子在旋转气流中的运动转迹新方程。实验证明，这一方程较之过去人们一直沿用的毕兴格（Pishinger）方程精确得多。他通过理论和实验研究，发展了热混合理论，并提出了柴油机周边混合气形成原理。 他在直喷式柴油机压缩过程湍流场变化规律的研究中，对压缩过程的能量转化进行了全面分析，并发现了在上止点附近燃烧室不同部位湍流强度的变化规律。这一新规律的发现，对了解混合气的形成与燃烧具有重要意义。 他在发动机充气过程的研究中又提出了在进气终结时缸内涡流比的计算公式，实验证明，较之国际上通用的昌卡图（Ricardo）公式更为精确。 长期以来，内燃机科技工作者始终把燃烧节能作为主攻的方向，其核心在于如何实现燃油与空气最有效的混合与燃烧。为此，他在致力于揭示缸内气体流动规律的同时，还开展了燃料喷雾特性的研究。他用高速纹影法、激光全息摄影法、激光阴影法、激光衍射法和气体喷射模拟法，研究了柴油机的喷雾特性，并取得了一些重要成果。例如，油束的碰壁反溅对混合与燃烧有重要影响，适当的碰壁反溅作用可以提高混合速率，加快燃烧速度，但过多的燃料碰壁却会产生相反的效果。在高喷射压力下，燃油的射流将引起“卷吸”作用，使油束周围产生旋涡运动。这一现象称为环涡运动（Toroidal movement），而喷油压力愈高，环涡强度愈大。这是一个新发现。经实验证明，当喷油压力达130兆帕时，喷雾的SMD值比在常规喷油压力下的粒度小得多，一般在5～10微米之间。此外，还发现沿喷雾轴线方向向前和沿喷雾半径向外的SMD均有增大的趋势，在油束端部和外围仍有大量燃料尚未蒸发。这与过去一些学者认为燃油由喷孔射出后立即蒸发成蒸汽的论点也是不同的。这些新发现对柴油机的混合气形成与燃烧过程的研究具有十分重要的意义。
研究发动机测试新技术
当今世界对内燃机的性能和排放要求日益严苛，这就更加需要深入研究解决它的一系列理论与实践问题。然而，内燃机缸内油气混合与燃烧却是一种极其复杂的瞬变过程，要探明并掌握它的内在规律，其测试技术就成了具有决定作用的手段。史绍熙多年来一直十分重视这一领域的新技术开发与应用，并也取得了不少成果。 早在1949年他就研究成功了测量内燃机空气消耗量用的片式粘性流量计，1957年他又发表了“关于内燃机空气消耗量的测定法”论文，文中全面分析了脉动流的速度变化和压力变化对测量误差的影响，并提出了消除或减小测量误差的方法。这也是该领域内在我国最早发表的论文，从而引起了有关专家们的注意并推动了这方面研究工作的发展。此外，他还首次把粒子示踪法应用于缸内流动测量，并引起国际上的重视。 内燃机缸内压力测量误差及其解决方法，一直是国际内燃机界重视而又未获满意解决的问题。为此，史绍熙开展了这一课题的研究，并于1987年在英国机械工程学会组织的国际会议上发表了“内燃机气缸内压力测量的数值仿真及数字信号处理的研究”论文。首次成功地把数字信号处理和数字滤波技术应用于内燃机缸内压力测量，并由此提出了一种测量缸内压力的新方法。在此方法中，保留了一个短的测压通道，以避免热冲击效应，而通道效应则用数字滤波法滤除。与此同时，还发展了三种数字滤波法，用于对示功图的处理，以代替目前常用的“光顺法”，取得了良好的效果。此外，还提出了内燃机示功图测量误差的热力学修正法。 在激光测雾和测速技术方面，史绍熙也进行了许多工作。例如，1987年他成功地研究出应用激光衍射原理的柴油机喷雾场自动分析测量系统。该系统具有阵列光电探测器并行变换和多路同步触发并行取样及数字延时控制等特点，适用于柴油机等的瞬时断续变化的喷雾场实时自动分析测量，可以对次喷射过程中的不同时刻的喷雾进行测试。这一成果经专家们鉴定，达到了国际先进水平。1988年他研究成功了光电调制反馈激光多普勒测速仪，突破了传统LDA的构成模式，用变频光学频移技术和光电混合反馈技术，将光路和电路连接闭环负反馈跟踪环路，提高了信噪比，降低了成本。这项研究成果获得了国家专利。
用甲醇在内燃机上进行燃的研究
随着世界性的石油危机的出现，内燃机正面临着燃料资源短缺和燃用石油产品造成的大气环境污染日益严重问题。为此，许多国家都在积极开展非石油制品作为内燃机燃料的研究，其中甲醇则是一种来源丰富的潜在燃料。如果用以作为内燃机的代用燃料，不仅大量节省柴油和汽油，又可减少排放污染。有鉴于此，史绍熙于1980年在我国首先进行了柴油机燃用甲醇的研究，并在第15、16两届国际内燃机燃烧学术会议上先后发表了“甲醇作为柴油机代用燃料的研究”和“双燃法燃用甲醇的研究”论文。在第8届国际醇类燃料会议上发表了“在柴油机上用双燃料法燃用甲醇的燃料控制系统的研究”论文。1988年在492Q型汽油机上进行了燃用纯甲醇（M100）的研究并取得成功，热效率较原机提高33%～48%，燃油消耗率达到了国际先进水平。1989年又完成了“柴油机用热表面点火法燃用纯甲醇（M100）的研究”，热效率比原柴油机提高4%，功率也增加了9．6%。这些成果为我国今后大量节约石油，拓宽内燃机燃料资源开辟了新途径。
编纂专著和大型工具书
史绍熙在忙于教学与科研工作的同时，还致力于专著、论著和大型工具书的编纂工作。他在国内外刊物上已发表了70多篇论文。
1983年创办了《内燃机学报》，这是我国内燃机行业唯一的高级学术刊物。它国内外稿件兼收，中英文稿并载，所登的论文为国外多家信息系统所收录，在国内外产生了重大影响。此外，他还主编了《燃烧科学与技术》杂志，并兼任《工程热物理学报》副主编和《中国科学》与《科学通报》的编委。
1984年中国农业机械出版社出版了他所主编的380多万字的《柴油机设计手册》。这是我国第一部全面总结柴油机设计经验，兼收国外最新技术成果的大型工具书，具有较高的实用价值和学术价值。
1988年开始，他又主编了300多万字的《内燃机设计手册》，机械工业出版社已作为重点科技图书，于1992年正式出版。此外，他还担任了《中国大网络全书》机械卷动力机械部分主编。 他还参加了我国各个时期的科技发展规划工作，其中包括国家科委制定的《1960年国家科学技术长远发展计划》、《1978～1985年全国科学技术发展规划纲要》、1986～2000年基础研究长远发展规划的制定等，为我国的科学技术发展作出了贡献。

3. 钛合金材料会不会干扰电磁波

钛合金以其密度小、比强度和比刚度高、耐腐蚀性好等优点,广泛应用于航空工业、宇航工业、造船工业等方面。相比于其他普通焊接技术,激光焊接具有能量密度高、焊缝成形好,操作简单、生产效率高等优点。 钛合金材料具有较高化学活性,在高温条件下容易与空气中的氧、氢、氮发生反应,降低焊缝的机械性能,焊缝高温区保护是钛合金激光焊接要解决的关键问题。现有钛合金激光焊接装置结构复杂,保护装置必须接近待焊试样表面,在应用于中有其局限性。另外,根据激光焊接特点,激光焊接过程中产生飞溅与烟气容易污染聚焦透镜,为保护聚焦透镜,必须采用横向气帘喷嘴将飞溅与烟气吹除,现有横向气帘多为直管或窄缝形式,这种结构喷嘴吹出气流速度低,不能有效吹除飞溅物,同时由于气流喷出后形成负压区,引起焊接区周围空气的扰动,将空气卷入焊接保护气中,影响焊接效果。 本文首先采用高速摄像等实验方法对激光焊接过程中产生飞溅颗粒质量和运动速度进行了研究,计算吹除飞溅颗粒需要最小气流速度接近音速,利用拉伐尔结构原理,设计超音速横向气帘,其喷射腔为非轴对称拉伐尔结构。纹影实验表明气帘吹出气体为平直层流,气流影响范围小。激光焊接实验证明,设计超音速横向气帘可有效吹除飞溅粒子,实现对激光器聚焦透镜的保护。 根据焊接传热学并结合高速摄像观察激光焊接钛合金过程,对钛合金激光焊接高温焊缝保护范围进行估算,确定钛合金保护喷嘴结构尺寸。设计钛合金激光焊接保护喷嘴由主保护喷嘴与附加保护喷嘴构成,主保护喷嘴吹出气体控制激光焊接过程中产生等离子体和保护焊接熔池,附加保护喷嘴吹出气体保护焊缝高温区域。通过纹影仪研究喷嘴不同气体流量时气体流态,主保护喷嘴与附加保护喷嘴保护气体均为层流,相互之间不会发生干扰,其层流长度可达25mm。 应用所设计钛合金焊接头进行激光焊接实验,实验结果表明,使用Slab CO2激光器,激光功率为3500W,焊接速度从2m/min到6m/min变化时,喷嘴距焊接试样10mm以下时,调整保护气体流量均可获得保护良好焊缝。

4. 紊流的实验研究

主要内容是观察紊流现象和测定各种紊流参数。观察现象通常所用的手段有纹影法、干涉法、染色法、氢泡法等。激光干涉法及全息摄影技术也得到了广泛的使用。至于数据处理方面，可用实时频谱仪，x－y坐标仪等，在量测的同时给出有关紊流的频谱、相关函数、概率密度等数据。

5. 雾化有什么作用

雾化的作用有：

①（游戏）制造一块指定的区域笼罩在一股烟雾弥漫之中的效果，这样可以保证远景的真实性，而且也减小了3D图形的渲染工作量。

②（机械雾化仪）可以使液体变成雾滴易于进入小的气道而发挥作用。

③对雾化场中出口回流区空气回流、燃油蒸气的浓度及其分布、液膜和液滴的变形、分裂、聚合、碰撞等进行研究分析。

(5)纹影法实验装置扩展阅读：

雾化特性的实验研究：

喷雾的测量主要分为喷雾宏观特性的测量和喷雾微观特性的测量。喷嘴喷雾特性宏观参数主要包括雾化锥角、射流贯穿长度、液膜破碎的距离、液滴在喷雾场的分布;微观特性参数包括液滴尺寸、在流场中的位置、液滴在流场中的速度、温度、粒径分布。

除此之外，还对雾化场中出口回流区空气回流、燃油蒸气的浓度及其分布、液膜和液滴的变形、分裂、聚合、碰撞等进行研究分析。

早期对喷嘴喷雾场的测量主要有阴影法、纹影法以及沉降法、冻结法和接触法，随着对雾化机理的了解的进一步深入，这些方法已经不能满足研究需要了。

为了对喷嘴喷雾做更加全面和深入的研究，需要利用先进的测量方法和技术，20世纪70年代以光学技术为代表的新测量技术发展迅速，对喷嘴雾化过程的测量影响深远，能够对喷嘴喷雾过程进行动态测试，极大地促进了喷嘴雾化特性和雾化机理的研究。

参考资料：

雾化_网络

6. 毛细对流

热毛细对流温度场全息干涉检测研究
当气液界面上存在温度梯度时, 气液界面上的表面张力分布将会不均匀, 从而引起界面周围的液体发生表面张力驱动流, 也即热毛细对流. 如化工或工业材料生产中, 热壁或冷壁上的空气泡或蒸汽泡与周围流体的相互作用, 就是一种典型的、以表面张力为主要驱动力的对流现象. 热毛细对流研究对地面上的工业加工有着极其重要的意义.在太空微重力状态下, 由温度梯度或密度梯度引起的自然对流将不存在, 而热毛细对流将成为微重力状态下的液体的主要对流形式. 因此, 研究热毛细对流现象对微重力流体物理研究及空间材料的加工等也有十分重要的意义.近年来, 对热毛细对流现象的研究已经成为国际上微重力科学研究中一项非常重要的热门课题. 研究热毛细对流现象的一个重要内容就是研究其热传导规律, 而这种研究的前提是能准确地测量出流场的温度分布.欲测量流场的全场温度分布, 光学测温技术是最合适的方法. 光学测温技术包括纹影法、阴影法、散斑照相法以及全息干涉技术和电子散斑干涉技术等干涉法.全息干涉技术具有非接触、全场显示、条纹质量好、灵敏度高等优点, 在流体温度测量和流场显示中得到广泛的应用. 该技术对防震有特殊要求, 信息的采集和处理又费时、费事, 难以实现自动化检测, 在太空使用有困难. 但在地面的模拟实验研究中, 全息干涉技术有其独特的优点. 本文应用全息干涉技术测量了热毛细对流的温度场.Ξ收稿日期: 1999209222;修订日期: 2000204217基金项目:国家自然科学基金资助项目&; 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
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图1 二维热毛细对流模拟装置图2 模拟装置 模拟装置如图 1 所示, 由盒体、加热器和热电偶三部分构成. 盒体的前后面为 2mm厚的石英玻璃块, 两侧面为有机玻璃块, 上下盖由两块兼作加热器的铜块构成, 盒体空腔大小为 60mm ×3mm ×38mm. 铜块中插有电烙铁芯子, 其两端接到可调压电源上,通过调节所加电压大小, 可以控制上下表面的温度. 从一块有机玻璃的侧面插入了 5 个铜—康铜热电偶, 可准确测量盒体内同一侧五个点的温度值.在上铜块中间位置开有 0. 2mm 宽的毛细缝, 通过软管与一注射器相连, 用注射器在流体上液面注入适当大小的柱状气泡. 当从上面加热, 可在气—液界面周围的液体中形成热毛细对流.3 基本原理 根据双曝光全息干涉条纹图提供的条纹级数N(x,y) , 可按下式[1 ]求出流体的折射率分布:∫[n(x,y,z) -n0]dz=N(x,y) Κ(1)式中, Κ是激光波长,n0和n(x,y,z) 分别是受扰动前、后的流体折射率. (o2x,y,z) 是建立在被测流体中的坐标系,z轴沿光轴方向.对于二维温度分布, 流体的折射率可用下式计算:n(x,y) -n0=N(x,y) ΚL(2)式中,L为物体沿光线传播方向的厚度.求得折射率变化 ∃n以后, 可以利用相应的物理关系求出温度分布; 也可以直接利用标定实验得到 ∃n～ ∃T关系曲线, 进而求出温度场.4 折射率- 温度关系标定4. 1 标定光路及原理标定实验采用迈克耳逊干涉光路, 如图 2 所示. 一束激光束经半反半透镜分成两束, 透射光束经过两次反射到观测屏作参考光; 反射光束两次通过试验盒后到达观测屏, 在观察屏上与参考光相干涉形成干涉条纹图. 当光束通过处的流体温度发生变化时, 干涉条纹就会移动.折射率改变量 ∃n与条纹移动量 ∃N的关系可用下式描述:2∫d0∃ndz= ∃NΚ(3)式中,d是试验盒的厚度,z沿厚度方向, Κ是激光波长.351第2期 张 曦等:热毛细对流温度场全息干涉检测研究 &; 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
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图2 迈克耳逊干涉光路为了简便, 也为了提高标定精度, 本文通过标定实验直接给出 ∃N～ ∃T关系曲线.4. 2 标定步骤1) 将模拟装置盒放到光路中, 调整盒体的位置, 使激光点刚好擦着热电偶的头部透过;2) 从上液面加热, 随着液体温度的增加, 观察屏上的条纹慢慢地由高阶向低阶移动;3) 在观察屏上做标志点, 每当一条黑条纹中心移到标志处时, 记录下电位差计的读数;4) 在要求的温度范围内, 记录下条纹级数变化 ∃N与温度变化 ∃T的数据, 重复三次.4. 3 标定及结果实验中标定了水和硅油两种液体, 水的标定温度范围为从 25℃到 39℃, 硅油的标定温度范围为从 23℃到 53℃. 对于每种液体, 将所得到的三组 ∃N～ ∃T数据进行平均, 并采用多项式进行拟合, 得到 ∃N与 ∃T的近似函数关系式. 硅油的 ∃N～ ∃T拟合多项式中的高次项几乎为零, 近似为线性关系. 水的 ∃N～ ∃T拟合多项式近似为二次多项式. 拟合结果如下:∃N= - (0. 5426∃T+ 0. 0087∃T2) (水)(4)∃N= - 3. 796∃T (硅油)(5)5 实验及结果 从室温加热到开始发生热毛细对流所需的温度增量较大, 加上光学干涉技术测温灵敏度又很高, 从而造成双曝光得到的条纹过于稠密, 条纹图难以精确分析. 此外, 我们更关心在气泡周围由热毛细对流引起的温度增量分布规律. 但由于高温背景条纹的存在, 掩盖了热毛细对流温度增量分布的直观显示. 为此, 本文提出了一种背景温度条纹的分离技术, 即利用两次双曝光全息摄影法, 将背景温度分布和热毛细对流温度增量分布引起的全息干涉条纹分别记录在两块全息图中.5. 1 实验步骤1) 将图 1 所示的拟装置放于全息干涉光路中; 装上干版 1, 进行第一次曝光.2) 利用上端加热器从上液面给流体加热; 当温度达到平衡状态, 记录下各个热电偶的读数, 并对干版 1 进行第二次曝光; 取下干版 1, 进行显、定影处理.3) 装上干版 2, 在此稳定温度状态下, 对干版 2 进行第一次曝光.4) 从上盖毛细孔引入一个气泡, 热毛细对流开始发生; 为了增加一定量的载波条纹, 从上加热器适量加一点热; 待热电偶读数不再变动时, 记录下各个热电偶的读数, 并对干版 2 进行第二次曝光.5) 取下干版 2, 进行显、定影处理.5. 2 实验结果模拟装置的内腔厚度为 3mm , 可近似认为温度沿厚度方向不变. 因此, 全息干涉条纹就是温度分布等值线.451 实 验 力 学 (2000年)第15卷 &; 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
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由条纹图最下面的条纹的形貌可知, 该条纹为零阶条纹. 确定了零阶条纹后, 其它条纹的阶数可由连续性一一定出. 为了校核条纹定级是否准确, 同时根据热电偶所测数据进行了对比分析, 发现两者定级结果完全一致.图 3 是在引入气泡前获得的背景温度干涉条纹图, 也即背景温度分布等值线. 零级条纹是16℃等温线,N级条纹为(16+ 0. 52N) ℃等温线.图 4 是热毛细对流全息干涉条纹图, 也即热毛细温度增量 ∃T分布等值线. 根据 ∃N～ ∃T标定曲线, 只要定出条纹级数就可以求出 ∃T. 图中, 零级条纹为 ∃T= 0 的等值线,N′级条纹为 ∃T= 0. 52N′℃的等值线. 由图 3 求出各点温度T0后, 再由图 4 求出相应点的温度增量∃T, 相迭加即可由T=T0+ ∃T求出热毛细对流温度分布.图3 背景全息条纹图 图4 热毛细对流全息条纹图6 讨论和结论 当热毛细对流稳定后, 在气泡附近形成对流区域. 该区域与周围的流场有一明显的界面,见图 4. 条纹在界面处发生跃迁, 形成尖峰. 然后又逐渐平坦下来. 说明对流向上卷回时, 将气泡下方低温区域内的流体向上带动, 从而引起界面附近较大的温度变化.调节对流场所加的温度梯度的值, 重复几次实验, 可以发现: 边界与产生热毛细对流的温度梯度 ∃T∃y有直接的关系, ∃T∃y越大, 边界所包含的范围越大, 即对流区域越大.本文工作表明: 1) 全息干涉技术能够用来定量测量热毛细对流温度场, 为热毛细对流传热研究提供了一个很好的诊断手段; 2) 本文提出的从背景温度分布中分离出热毛细对流引起的温度增量分布的技术完全可行. 该技术能直观地给出热毛细对流区域及温度增量分布状态.参 考 文 献[1] CharlesM. V est. Holographic Interferom etry[M ]. N ew York: John W iley & Sons, 1979.[2] Ito A. Choudhury,etc. A technique for m easuring an unsteady temperature distribution in a liquid using holographicinterferom etry [C ]. T ransactions of JSM E, Series B1990, 56: 194- 199.[3] 何世平,汪柳生,伍小平.应用ESP I和实时全息测量轴对称温度场[J ].中国激光, 1991, 18(10): 732- 738.551第2期 张 曦等:热毛细对流温度场全息干涉检测研究 &; 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
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Detection of Thermocapillary Convection Temperature Fieldby Using Holographic InterferometryZHAN G Xi, ZHAN G J ia2feng, HE Shi2p ing(U niversity of Science and Techno logy of China, Hefei 230027)Abstract: Hele2Shaw box is used to sim ulate the p lanar thermocap illary convection onground. The temperature distribution of thermocap illary convection field is m easured byholographic interferom etry. In order to get the temperature increm ent distribution of ther2mocap illary convection field, a m ethod for separating backgroud temperature striae and thetemperature increm ent distribution striae of thermocap illary convection is introced.Key words: holographic interferom etry; thermocap illary convection; temperature field651 实 验 力 学 (2000年)第15卷 &; 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.

7. 纹影仪和阴影仪的区别。

1. 在工程热物理和流体力学领域中,应用光学显示技术研究气流的速度场、浓度场、温度场是很重要的,其中使用最普遍的是纹影仪。阴影仪是利用光在被测流场中的折射率梯度正比于流场的气流密度的基本原理进行测量的，广泛用于观测气流的边界层、燃烧、激波、气体内的冷热对流以及风洞或水洞流场。

2. 基本原理及改进设计思想:
   纹影法是用刀口切割光源象。由光源发出的一束平行光线,在通过气流密度不均匀的测试段时,光线发生偏转,位于焦点处的刀口切割光源象的程度与流场的折射。

8. 什么是衬影法 影绘法

纹影法，又称纹影技术，包括黑、白纹影法，彩色纹影法和干涉纹影法，是用纹影仪系统进行流场显示和测量的最常用的光学方法。纹影法首先由Toepler于1884年提出，并应用在光学玻璃折射率的检测中。
1952年
，Holde和Norht在纹影仪系统上使用白光的分光棱镜
，实现了彩色纹影成象，扩大了纹影技术的应用范围；1962年，Bland和pelick用纹影法研究了水的压力和温度效应后指出，纹影法实用于水洞
的流场显示；1974年
，Merzkirch对可压缩流场中的纹影技术进行了分类，把涉及到在纹影仪系统上进行的干涉纹影法的研究
，包括光栅干涉、棱镜干涉以及Moire条纹干涉等
，均归类于纹影技术
,并得到国内同行的认可。

9. 俞鸿儒的成就及荣誉

激波管、激波风洞是高超声速空气动力学研究的一个重要的实验手段。在我国，最早是俞鸿儒在他的导师、著名科学家郭永怀和林同骥两位老学部委员的指导下，开展激波管、激波风洞研制的。1958年，他和小组的同志们一起研制成我国第一台激波管。1962年，研制成JF4直通型激波风洞。紧接着，1964年又研制成JF4A反射型激波风洞。四年之后，性能参数达到国际水平的JF8激波风洞在中国的土地上诞生了。这一重要的研究成果，凝结了俞鸿儒和他的同事们多年来的滴滴汗水。激波风洞为我国航天事业的发展和国防技术的现代化作出了重要贡献。
高性能、大尺寸、高超声速风洞是研制航天器必不可少的实验设备，但这种风洞建设费用十分昂贵，运转所需能源亦很巨大。郭永怀回国后，分析了我国国情，认为应该走自己的路，发展相对投资省又节能的激波风洞。但与常规高速风洞相比，通常高速风洞在几秒或几分钟取得的数据，对激波风洞则必须要求能在千分之几秒的瞬间获得定常试验气流并将数据采集和记录下来，这是难度极大的一项工作。俞鸿儒坚定地接过了这一艰巨任务，并卓有成效地使之变成了现实。
作为学术带头人，俞鸿儒坚持学术民主，主张创新。他不但自己奋不顾身地投入工作，并积极支持年轻的同志创造性地开展工作。他坚持实事求是，不是自己做的工作，坚决反对签上自己的名字。他思路开阔，知识面广。他认为实验研究工作的核心是构造巧妙的方案，在我们这样的工业不发达的国家尤其重要，盲目仿效先进国家的办法往往是行不通或事倍功半的。实验工作者要亲自动手，俞鸿儒从图纸的设计、设备的安装、调试以至各种数据的测量，都能熟练地掌握。他虽不是学电的，也没有搞过光学，但他不懂就学，坚信没有学不会的东西。为了开展光学测量，在搞清原理的基础上，自己动手于1962年研制成一台实用的闪光纹影系统，解决了急需。
在“文化大革命”中，俞鸿儒也受到了冲击。但他对所从事的对国家有重要价值的研究工作却入了迷。紧张的工作，帮助他减轻了客观环境对他的精神干扰，在十分困难的情况下，一直没有停止他的科研活动，许多工作正是在这一时期做成的。
粉碎“四人帮”后，俞鸿儒和他的同事们一起，以更大的热情迎接科学的春天。他再次表示要“下决心把自己的一切贡献给人民”。在他和他的同事们的共同努力下，继续取得了多项重要成果。在1978年召开的全国科学大会上，“激波风洞应用研究”荣获全国科学大会奖，并同时获得中国科学院重大成果奖。
近年来国际上兴起的高超声速研究热潮，最重要的技术基础是如何提高实验气流的焓值。俞鸿儒提出的反向爆轰驱动新方法和原理性实验的成功，为提高气流焓值开辟了一条新的途径。德国Aachen激波实验室主任格吕尼希（H.Gronig）教授在给中国科学院力学所所长的信中说：“俞所获得的值得注意的进展说明了这种驱动技术的潜力，这是一种可以替代目前国际上有兴趣的Stalker管驱动方法的开创性技术。”日本东北大学激波研究中心高山和喜（Takayman）教授在1989年日本激波现象学术会议文集的序言中写道：“这种爆轰驱动对于发展高超声速试验设备具有重要意义。”
俞鸿儒始终坚持一个重要的学术思想，即“不要一味地模仿外国人，要探索着走自己的路”。为了研究爆炸波对生物、建筑物和机械的影响，需要性能优良的爆炸波模拟器。美国在60年代建造了一座长750 m的巨型锥形激波管，造价高昂，但正压作用时间仍有限。欧洲发展的多驱动激波管模拟器，结构复杂，产生的爆炸波形不完善。俞鸿儒提出的利用普通激波管产生爆炸波的构思，已在为第三军医大学所作的生物冲击伤试验装置中实现。专家鉴定意见认为：“工作原理新颖和模拟爆炸波很成功。实验室中模拟爆炸波难度很大。”“本管对常规激波管在结构上作了大胆而巧妙的改动，就在管中不同部位都可做到两点：首先，压力波从峰值就开始衰减；其次，衰减到出现有足够长时间的负压。爆炸波的这两个特点，国外至今难以做到。”这项研究成果获得1989年中国科学院科技进步二等奖，1990年中国人民解放军总后勤部科技进步一等奖，1992年国家科技进步一等奖。
压力传感器动态校准是正确使用的基础，激波管能提供标准的谐跃波，因而是一种理想的校准装置。但现有校准激波管谐跃幅值均在10MPa左右，个别达60MPa，但基本特性不明。他根据激波管流动特性和多年实验经验，提出利用氢气驱动并提高激波马赫数的方案，与西安204所合作建成高压校准激波管。谐跃幅值高达105MPa，高出驱动压力半倍，谐跃波形完善。这一目前压力最高的校准激波管研究成果获1993年兵总科技进步一等奖，1996年国家科技进步二等奖。
石油油井气和化工生产中的废气如能降至低温，则一些成分将液化而便于回收。此类问题通常是利用涡轮膨胀机来解决。但涡轮机造价高、不耐浸蚀、寿命短。俞鸿儒协助大连工学院利用激波管理论对热分离器进行流动分析，在提高效率与缩小尺寸方面取得进展。目前该研究室已被国家科委定为新技术推广中心，在油井气和化工厂废气回收方面获得显著的经济效益。
多年来，俞鸿儒先行一步，他把开展激波管研究积累的经验，无保留地介绍给全国许多研究所和高等院校，从60年代开始，接待了大量进修人员和专业人员参观与咨询，代培了一大批科技人员，有力地推动了激波管事业在我国的发展。1988年和原西德Aachen工业大学激波实验室主任H.Gronig教授签订了“激波动力学”合作研究协议，1993年又签订了关于“爆轰驱动”合作研究协议。协议的实施将促进国际交流和年轻科技人员的成长。 在以俞鸿儒为首的科技人员的共同努力下建立起来的激波风洞实验室，适应了70年代初我国人造卫星、战略导弹研制的需要，为我国航天事业的发展立下了汗马功劳。自1972 年起，该实验室为各重要型号航天器的研制提供了大量设计数据。俞鸿儒等还为解决研制中出现的疑难问题提供了依据和解决办法。“再入飞行器气动力与气动热力学研究”获得1986年中国科学院科技进步一等奖，“激波风洞用于再入飞行器气动力学与气动物理研究”获得1987年国家科技进步三等奖。
我国长征二号捆绑式大推力运载火箭的研制成功，也同样有俞鸿儒和他的同事们的一份贡献。在他的带领下，他们参与了长征二号捆绑式大推力运载火箭（CZ-2E）级间分离气动问题的研究。1991年，在西昌卫星发射中心试发射的通讯卫星出现了故障，1992年初，航空航天部要求及时分析故障原因，以确保3月上旬澳星的发射成功。能否在两个月之内解决好这一问题，事关重大，而问题的本身又有相当难度。国内有关单位提出，要解决好这样一个问题，至少得花半年左右时间，所需经费亦相当多。在为难之际，航天部有关部门找到了力学研究所。航天部部长先后两次来到力学所，他相信俞鸿儒，希望力学所的同志来解决这个问题。俞鸿儒深感责任重大，经过反复研究，提出巧妙的技术方案，在前后不到40天的时间里，经过日日夜夜的辛勤努力，终于完成了任务。为其后澳星的发射成功作出了贡献。
除上述列出的获奖项目外，俞鸿儒等完成的研究工作中还获得中国科学院和其他部委级科技进步奖或重大成果奖一等奖1项、二等奖2项、三等奖4项。 年过花甲的俞鸿儒不仅科研成果卓著，多年来，还培养了一批人。由他培养的年轻人，现在有的已成为气动研究领域的骨干力量。
他对年轻人，不仅在业务上严格要求，而且在思想上、生活上关心照顾。在业务上，俞鸿儒事必躬亲、指导有方、管理严格。他的研究生从头到尾都是由他自己带。他善于指导学生自己去闯，必要时在节骨眼上指点一下，往往收到一点就通的效果。有位学生这样说：“在遇到难题时，只要俞老师一画龙点睛，我们一下子就豁然开朗”。学生写出的论文，俞鸿儒从概念到文字，总是一字一句地看，从不马虎。学生的论文都要经过三稿五稿修改，才能定稿。他常对学生这样说：“发表论文对别人负责，更多的是对自己负责”。尤其对实验工作的论文，要求数据整理要有严肃性，要有科学的忠诚态度，并常以钱学森、郭永怀等老一辈科学家的治学态度来教导青年人。
他也非常关心青年人思想的成长。在我国改革开放的条件下，在青年学者中先后出现了“出国热”、“经商热”，他的学生也难免受到一定的影响。对此，他不回避，也不反对学生“出国”、“经商”，但他常提醒他们：“要树立正确的人生观，不要被眼前利益和金钱利益迷住了自己的眼睛。一个人如果总是把钱放在第一位，那他就违背了自己当初读书求知的宗旨；一个人如果是为了出国而出国，那是盲目的。如果你现在在国内好好工作，积累一些工作经验，有了一个好的基础后再出国学习，可以取得更大的学术成就，可以为民族为国家作出更大的贡献。”“你们不要老与公司的人比收入，时间长了是会迷失方向的。”俞鸿儒语重心长的谆谆教诲，使他的学生们在思想上受益匪浅。受他教导过的青年学者，很少有不安心国内和实验室工作的。
同样，在生活上，他亦十分关心青年人，体谅青年人生活方面的困难。每逢过年过节，他常想着发给学生一定的补贴。有一次元旦节，他把自己的稿费拿出来给学生作补贴。外出学术交流，也都是导师花钱，从不让学生开支。还有一次，一个学生刚从中国科技大学研究生院来到研究所，当时正值暑假，想回一趟老家，可身边已经没有钱了，俞鸿儒知道后，忙从自己身上掏出50元钱出来，送给这个学生当回家的路费用。
正因为这样，1990年9月，俞鸿儒曾被光荣地评为中国科学院优秀研究生导师。

10. 怎么检测二氧化碳锥形瓶制取的实验气密性

装置应该是大理石和盐酸的装置，有长颈漏斗吧！瓶口塞上塞子，有2个口，一个出气，另一个加盐酸的！把出气口堵上，往长颈漏斗里加水，看水向下流不流，如果流则气密性不好，如果不流则气密性好！