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高速摄影技术在流混合规律实验研究中的应用欧阳凯，廖海东，张希林，李军，杨礼兵，赵淑兰中物院流体物理研充所，四绵阳化1900试验条件。光路设计等。结果表明，所设计的光学系统满足物理设计的要求，获得了清晰的实验图像，为相关的物理规律研充提供了依据。
中国分类号：了8872文献标识码：A 1引言圆柱形空必靴在爆轰压力作用下压缩。反弹的物理过程，是揣流混合规律试验研究的主要内容。这种实验对于流体界面不稳定性研究具有重要意义。目前人们吹果冻技术作为流睫合发展规律实验研巧的主要方法。在这种研巧中，需要观测抖果冻为材料的圆柱形空必鲍在气体爆轰压力的作用下压缩、反弹的物理过程，采用高速摄影技术是种非常有效的观测手段。尤其是高速分幅摄影具有定的时间分辨本领，也具有定的空间分辨本领，可获得连续的二维空间信息图象，般可作为定性分析，在满足时间分辨本领的条件下，也可作定量测量。而且这种光学方法具有非接触、无干扰等特点，对实验研究不产生有害的影响，这是其它测试方法无法比拟的。
根据果冻技术的实验特点抖及现有的设备条件，我们应用《1高速分幅相机1~3，采用简单纹影光路摄影方法，调试后实验拍摄取得了好的实验结果。如果在实验中对光源采取某种措施和采用彩色摄影可提高摄影幅度并获得更好的摄影效果。
2实验装置及物理巧程2.1实验装置1是实验装置主体图2是内爆空腔示意图。本实验装置组成了研巧汇聚过程中气液界面不稳定性及流混合发展规律的内爆腔。它的设计原则是：1.安全、密封、便于安装2.有利于背照明光源的通过与观测。该就要求装置的上下有机玻璃观察窗达到光学抛光效果，而且刻有放置实验祀的刻度线，便于放大倍率的测量。果冻环即实验，是高速相机记录观测的目标。它具有定的强度，可抵抗重力引起的变并可按要求作成各种形状，同时果冻和爆轰产物都具有良好的透明性，易于观察界面的扰动情况。果冻的强度和刚度可通过调整明胶的浓度来控制。在图1中，果冻环内直径80外直径1.果冻环略高于钢环几十微米。
钢环内直径，高度1化。火花隙位于钢环内表面中间位置共有36个呈圆形均匀分布。主体装置有两个封闭的空腔，即果冻内环空腔和果冻外环空腔。实验前，果冻内环空腔保持10屯的空气果冻外环空腔充满10也的爆炸混合气体。
儋晒1装置示意图2.2娜里过程在爆轰压力的作用下，果冻环的行为与不可压缩流体相似13.实验中，采用种爆炸混合气体作为驱动源，混合气体由艺炊《射2巧日氧气2组成，混合比例1：2 5体积比。当火花隙在高压脉冲发生器输出的脉冲作用下击穿后，泥合气体被点燃并形成个初始的爆轰波，开始驱动祀环运动。在祀的压缩、反弹过程中将有矿1不稳定现象产生。据文献记载，混合气体爆炸过程约为1护8，压缩负载的速率约为511/8，压力约为1.3厉口4实验过程持续2；。要求高速摄影能清晰地反映出果冻环压缩、反弹过程，并尽可能消除混合气体爆轰产生的自发光。
3测试方法与光路根据实验特点选用631高速分幅相机，采用两排分幅透镜，可记录60幅图像。转镜速度为苗7501/化相邻象时间间隔为。
1妒8.相机控制台触发高压脉冲发生器点燃爆轰气体、高压脉冲债灯闪光、相机开始同步拍摄实图3纹影透射式光路简图光学系统和货1相机光学系统组成附加光学系统为个简单的纹影透射式光路，光路简图见镜，为了消除系统外部杂散光线的干扰，在灯上加两个与相机阶梯光殄相匹配的光源孔与相机阶梯光阔形成共扼关系比例12.扇灯发光后，光线经光源孔闲、平行光透镜、成像物镜汇聚于相机阶梯光闲上，祀环成像于相机反射镜表面。
4实验结果巧析我们通过改变果冻浓度。果冻内外表面形状、感光方式彩色或黑白底片等，进行了30多次实验，均取得了满意的结果。图4和图5是两次典型的实验结果。图4中果冻浓度为6，起爆点数弟点。果冻环外表面爆轰气体速度约为501八。从第1幅至第46幅，果冻环在爆轰冲击波作用下处于汇聚运动状态，果冻环中屯、空腔体积逐渐减小，在这阶段中可抖看到，当火花隙打火点燃泥合气体时，在果冻环外表面形成尖峰状空气冲击波并逐渐减弱，果冻环外表面是不稳定的，有不规则扰动产生并有空气气泡经果冻逃逸而出。而内表面却比较光滑。从第48幅至第说幅，可抖看到果冻环内表面表现出不稳定性，有个透明的不规则薄圈由小到大、由中也、向四周发展。我们认为这与果冻在压缩空气作用下的反弹运动有关。在图5中，在扇灯上覆盖层红膜，同时在果冻中加入少许食用色素绿色，目的在于加强靴与空气界面分界线的可视度。果冻浓度为6起爆点数36点。初始时刻果冻外界面为10模，内界面为模。可科看到图象中空气果冻界面的清晰度增加，特别是在压缩阶段。这更有利于阶段的数据判读。通过分析，我们认为：界面不稳定性发生在密度小的物质与加速密度大的物质的界面上，反之则是稳定的果冻实验开始时的压缩阶段，爆轰气体压力大于果冻环内空气压力，果冻环向内作加速运动，外界面是密度小的爆轰气体加速果冻，因此是不稳定的而内界面是密度大的果冻加速空气，因此是稳定的在反弹阶段，果冻环内气体压力增大，内界面变得不稳定，内界面上扰动开始长，而外界面稳定，扰动幅度不变。
4实验结果1通过上述的实验结果分析，我们认为所采用的技术路径是可行的，取得了供分析的定性结果。但仍有许多问题需要进步开展王作，如扩大照相视场、提高图象清晰度抖及对些实验参数的准确控制等，另外也可改变果冻浓度等物理参数进行系列实验王作，为相关的理论工作提供定量的数据。
l谭显祥。高速摄影技术。北京；原子能出版社，1990.72? 2谭显样。光学高速摄影测试技术。北京；科学出版社，1992.228.
司廖海东。柱形会聚1不稳定性试验数值研充。第届高能电子学学术会议文集粒子束编辑部1典9.225?232绵化强激光
