Разработка оптико-лазерных измерительных технологий для решения задач энергосбережения

На первом этапе выполнены следующие работы:
– Компьютерное моделирование естественной конвекции около тел простой формы с помощью известных программ численного расчета при различных допущениях и различных сетках расчета;
– Определены методики оптико-лазерной диагностики естественной конвекции с заданной точностью;
– Создана экспериментальная установка для исследования естественной конвекции около тел простой формы с контролируемыми теплофизическими параметрами, предназначенной для визуализации и измерения градиента температуры в тонком пограничном слое, поля скоростей в пограничном слое и во всем объеме, окружающем нагретое тело;
– Разработка методик сравнения расчетных и экспериментальных результатов исследования.
– Разработана эскизная конструкторская документация на макет лазерного рефрактографа, предназначенного для исследования тепловых полей около нагретых или охлажденных тел в жидкости;
– Проведены патентных исследований.

В результате работы получены компьютерные модели температурного поля для процесса горения топлива в котле энергоустановки с помощью программного пакета ANSYS. Получены модели температурных полей теневого фонового метода с помощью специально разработанной программы. Разработана методика оптико-лазерной диагностики для получения температурного поля около нагретых тел с заданной точностью. Создана экспериментальная установка для измерения температуры в точке и температурных полей около нагревающихся или остывающих тел и для процесса горения топлива в котле энергоустановки. Разработана методика измерения полей температуры с помощью лазерного рефрактометрического и теневого фонового методов. Разработана методика сравнения расчетных и экспериментальных результатов исследования температурных полей.

В результате работы получены компьютерные модели концентрационного поля для процесса горения топлива в котле энергоустановки с помощью программного пакета ANSYS. Получены модели влияния концентрации частиц на оптические изображения потоков с помощью специально разработанных компьютерных программ обработки изображений для теневого фонового и компьютерно-лазерного рефракционного методов. Разработаны методы оптико-лазерной диагностики для получения концентрационного поля. Создана экспериментальная установка для визуализации концентрации частиц в потоке и 2D полей концентрации для процесса горения топлива в котле энергоустановки. Разработана методика сравнения расчетных и экспериментальных результатов исследования концентрационных полей.

В результате выполнения работ четвертого этапа созданы экспериментальные установки для моделирования процессов, характерных в энергетических установках. Проведено экспериментальное моделирование процессов подвода газообразного топлива в камеру сгорания, горения топлива, остывания и нагревания объектов, помещенных в жидкую среду. Разработаны методы цифровой обработки изображений для выделения структуры изучаемого потока с помощью двумерных экспериментальных изображений. Разработано программное обеспечение построения трехмерной поверхности, описывающей структуру потока и передающей его форму.

1. Разработана структура оптико-лазерного стенда;
2. Разработаны специальные оптические модули;
3. Выполнено тестирование работы модели разработанного оптико-лазерного комплекса для решения задач энергосбережения;
4. Разработана программа внедрения результатов НИР в образовательный процесс.