小妖精太湿太紧了拔不出_好紧我太爽了再快点_无码精品国产一区二区三区免费_中日韩一区二区三区无码_久久99精品久久久久久9蜜桃

工業(yè)相機(jī),超快激光器,窄線寬激光器,超連續(xù)譜光源,光子晶體光纖
撥號18862177052

你的位置:首頁 > 技術(shù)文章 > 應(yīng)用分享|超連續(xù)譜激光器如何助力分析和預(yù)測天氣?

技術(shù)文章

應(yīng)用分享|超連續(xù)譜激光器如何助力分析和預(yù)測天氣?

技術(shù)文章

我們的日常經(jīng)驗(yàn)表明,當(dāng)寒流在下降時(shí)暖流在上升。這種*的物理現(xiàn)象簡單的描述了熱對流過程的原理,這樣的過程不僅出現(xiàn)在自然界中也同樣出現(xiàn)在技術(shù)應(yīng)用里。在自然界里,地球大氣內(nèi)部的溫差會引起的湍流對流,其特征是無特征且混沌的空氣運(yùn)動,這使得預(yù)測連續(xù)幾天的天氣變得困難。

近年來,出現(xiàn)了很多顯著大規(guī)模和長時(shí)間對流模式存在的報(bào)道[1],[2]。這些所謂的上層結(jié)構(gòu)主宰著未來的熱量和質(zhì)量轉(zhuǎn)移,并可能導(dǎo)致氣流的很波動。這些上層結(jié)構(gòu)是否有助于特殊天氣情況?這仍然知之甚少。

在德國伊爾默瑙理工大學(xué)熱力學(xué)和流體力學(xué)研究所,科學(xué)家們正在研究熱驅(qū)動流。該小組通過使用數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)方法研究了,在這些流動中演化出的大量模式和旋渦的大小和動力學(xué)參量。

The Rayleigh-Bénard cell(瑞利-伯納德裝置)經(jīng)常被用于實(shí)驗(yàn)。該模型實(shí)驗(yàn)讓科學(xué)家通過分別加熱和冷卻頂部和底部的板層,在邊界條件下引發(fā)熱對流。如果兩塊板之間出現(xiàn)高溫差,則在裝置內(nèi)部會形成湍流,這樣在時(shí)間和空間則表現(xiàn)出與地球大氣流動相似的特性。

除了數(shù)值模擬,該小組還進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)以獲取有關(guān)上層結(jié)構(gòu)的起源和動力學(xué)的詳細(xì)信息。為了確定它們對熱量和質(zhì)量傳遞的影響,同時(shí)測量速度和溫度分布。為此,該小組使用熱致變色液晶(TLC)作為示蹤劑顆粒。

當(dāng)TLC被白光照亮?xí)r,溫度分布可以通過其顏色確定。當(dāng)使用粒子圖像測速法(PIV)時(shí),速度分布可以通過確定TLC在流體中的運(yùn)動來評估。

除了新的評估方法外,例如 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)[3],超連續(xù)譜激光器的重大技術(shù)進(jìn)步也促進(jìn)湍流對流的實(shí)驗(yàn)研究,因?yàn)檫@些光源提供了很強(qiáng)且空間相干的白光激光束,從而能夠以非常高的空間分辨率同時(shí)測量溫度和速度[4]。

該小組建立了一個(gè)由裝滿水的小圓柱狀Rayleigh-Bénard cell組成的基于超連續(xù)譜激光SUPERK LASER的RAYLEIGH-BÉNARD對流實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)(請參見如下圖),用于研究白光激光器對速度場和溫度場的即時(shí)測量。超連續(xù)譜激光器(SuperK EXTREME EXR-20,NKT Photonics)與光學(xué)短通濾光片(SuperK SPLIT,NKT Photonics)耦合后,通過產(chǎn)生500 nm的薄光層,對懸浮的TLC進(jìn)行白光照明。

1608182170839292.jpg

實(shí)驗(yàn)裝置由具有懸浮熱致變色液晶(TLC)的Rayleigh-Bénard cell組成,可由超連續(xù)譜激光器產(chǎn)生的薄光層照亮。一臺色敏相機(jī)用于檢測從TLC散射的光。

 

在下面的畫面中,您將看到白光激光器(SuperK EXTREME,NKT Photonics)如何從左側(cè)照亮懸浮在Rayleigh-Bénard cell內(nèi)水中的熱致變色液晶(R20C20W型TLC,LCR Hallcrest)。

TLC既充當(dāng)示蹤劑顆粒又充當(dāng)溫度傳感器。不但可通過應(yīng)用“粒子圖像測速”(PIV)確定了粒子位移,還通過評估其反射色可獲取TLC的溫度。

需要注意的是,配色方案與直覺相反:冷的紅色羽流下降,而熱的藍(lán)色羽流上升。

1608182285558662.png

參考文獻(xiàn)

[1]  S. Emran, J. Schumacher, Large-scale mean patterns in turbulent convection, J. Fluid Mech. 776 (2015) 96–108.

[2]  Pandey, J.D. Scheel, J. Schumacher, Turbulent superstructures in Rayleigh-Bénard convection, Nat. Commun. 9 (2018) 2118.

[3]  Moller, C. Resagk, C. Cierpka, On the application of neural networks for temperature field measurements using thermochromic liquid crystals. Exp Fluids 61, 111 (2020).

[4]  König, S. Moller, N. Granzow, C. Cierpka, On the application of a supercontinuum white light laser for simultaneous measurements of temperature and velocity fields using thermochromic liquid crystals, Exp Therm Fluid Sci 109:109914 (2019).

??
在線咨詢
QQ客服
QQ:2847243946
電話咨詢
18862177052
關(guān)注微信