應(yīng)用光學(xué)斷層成像技術(shù)重建方腔內(nèi)自然對流溫度場.pdf

1、剪切干涉儀是一種通過測量穿過流體內(nèi)部光線的相位變化而獲得流場信息的儀器。使用剪切干涉儀可以得到穿過流體內(nèi)部光線的干涉條紋,此干涉條紋反映了光線經(jīng)過流場后的相位變化。由于光線的相位變化取決于光線路徑上流體折射率梯度的積分,而折射率是流體密度和溫度的函數(shù),因此,在以無限寬條紋方式顯示的干涉圖中,干涉條紋可以被看作是溫度梯度、密度梯度或折射率梯度沿光線路徑積分的等值線,從而可以根據(jù)代數(shù)重建算法使用上述等值線作為投影數(shù)據(jù)重建流場的密度、溫度或折

2、射率的分布。
　　 本文旨在通過實驗拍攝方腔內(nèi)自然對流的干涉圖,并利用代數(shù)迭代算法重建其三維溫度分布。
　　 以方腔內(nèi)Rayleigh-Bénard對流的溫度分布為例,根據(jù)ART算法的原理編寫了C++重建程序,以Rayleigh-Bénard對流幾個角度的干涉圖為投影數(shù)據(jù),重建了三維的溫度分布。重建結(jié)果與經(jīng)典的Rayleigh-Bénard對流溫度分布一致,說明此算法可以用來重建方腔內(nèi)自然對流的溫度分布。
　　

3、搭建了以單Wollaston棱鏡為干涉單元的激光干涉儀。Wollaston棱鏡固定在光學(xué)轉(zhuǎn)臺上,以便于調(diào)整其高度及角度,同時,光學(xué)轉(zhuǎn)臺放置于一維滑座上精確調(diào)整Wollaston棱鏡在光軸方向的位移,以產(chǎn)生清晰的無限寬干涉條紋。使用此光學(xué)干涉儀拍攝了方腔在側(cè)邊加熱與底部加熱時產(chǎn)生的自然對流的干涉圖,獲得了重建算法需要的投影數(shù)據(jù),并通過ART重建程序?qū)ν队皵?shù)據(jù)進(jìn)行了重建,其結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果的趨勢相一致。由于投影數(shù)據(jù)的不完整以及重建算法本身