在comsolMultiphysics®中中图像图像图像

2022年2月17日

流体计算中的一个问题实验相关相关在在在在在在在在在在在在中中中中中可以可以很容易容易地生成生成漂亮漂亮的的数值数值数值结果结果结果结果结果结果结果结果结果实验技术,它可以一组含的图片。事实上,在®软件中很地创建成像图。下面,我们下面下面下面了解更更多

纹影成像的背景

纹影成的可以追溯到远,甚至远远远书籍记载。。古代古代穿越穿越沙漠沙漠和和海洋海洋的的旅行者们旅行者们都都都都都非常非常非常非常熟悉熟悉飞行荷兰人这可能可能可能可能遥远幻影遥远幻影遥远幻影(可能可能这产生产生产生的原因原因原因原因原因原因原因原因原因原因原因原因原因。。。。。。现象现象是因为因为光线光线穿过穿过不同密度密度密度1000年前就以形式人们所理解理解理解,500年,人类,人类,人类才开发这种实验技术

((((((n与密度\ rho满足Gladstone-dale关系::

n-1 = g \ rho

对于可,,G约为0.23厘米3/G。

需要的是,上面的只是简单的,我们,我们,我们可以使用更的表达式,对于气体反应流,还还复杂。成像实验方法的目的是到到中中这些这些密度密度变化的

纹影成图,显示光源焦点,以及焦点焦点流量的红线。
纹影成像。

的成像装置上图上图所示。装置装置窗口窗口窗口窗口窗口窗口窗口窗口,例如例如透明透明透明透明例如例如例如围绕围绕围绕风洞风洞的的两两侧侧有有有一一个个流场。我们我们首先首先((((())。透镜透镜透镜)元件。

图中角度的灰色条带,刀口靠近,挡住,挡住中心中心
焦点处干扰光线用刀一半的的

但是知道,所谓所谓不是是的。光不能被被聚焦聚焦到到一一点上;聚焦聚焦聚焦光束光束光束总会有有电磁波相关知识理解这个内容。

但是,对于言,我们只关键关键点点((),就可以一半一半,但全部一半一半的的的,尽管图像,尽管完整图像图像所示。

一淡黄色椭圆形,两边蓝色的,注解柱子,注解
折射率略的会改变的的方向,但但方向会改变改变它们在

,,,我们来流动存在密度变化会什么。已经知道知道折射率是是密度密度的函数关键行为跳过推导,我们仅强调几:

  1. xy平面中的变化导致光束在沿z((((((),
  2. 假设当通过时,光线光线在在xy平面中位置变化可以忽略不计

也就,在,在位置((X,,,,y)进入域任何都将离开在在xy平面位置,但原本原本稍微前进。。接下来接下来接下来接下来接下来接下来。接下来。。。。。这对对对焦点焦点有有什么影响。。正正如如我们在的的的((((())的稍微的的光线刀刃遮挡这在图像平面平面上显示为为亮区亮区和,并

这是光线插图,带有的插图的交叉和和,以及
焦点处。对于以略微不同的的,刀刃光线光线,刀刃阻挡的。。

刀刃可以旋转平行于X轴或y轴,或者或者挡板代替,每挡板都会不同的明暗明暗图案。图像中这些这些亮带亮带和和暗带暗带对应对应于流动域流动域

障碍物类型 方程
平行于X轴的刀刃 \ int \ frac {\ partial n} {\ partial y} \ partial z
平行于y轴的刀刃 \ int \ frac {\ partial n} {\ partial x} \ partial z
针孔遮挡板 \ int \ sqrt {\ frac {\ partial n} {\ partial x}^2 +\ frac {\ partial n} {\ partial y}^2} \ partial z \ partial z

事实证明证明,comsol多物理学中中起来简单

在comsol®软件中创建图像图像图像

在图像之前,我们需要介绍计算动力的一个相关:如何:如何可压缩流体。来,出于建模的原因,我们原因原因原因流体恒定的的密度从从从流动流动流动模型角度角度来来看看来看来但大,但大影响影响。。。。(了)对对密度变化进行后。大气大气空气,宜理想气体定律,但但使用的绝对压力不是。。

我们建模建立了密度表达式表达式表达式,就就的用来来来计算计算折射率折射率分布分布分布以及以及以及折射率在一一个个或或两两个方向此此此为为,如果如果是变量,我们可以将X导数作为D(Rho,X)。我们需要流动的方向进行积分,并积分积分积分积分积分积分它们它们绘制绘制到到平行平行于于于流动流动的的平面平面平面上上广义投影算子,我们我们到的边界上,如果边界上使用比存在于于流动域边界边界上上的的网格精细精细的的的网格网格评估评估该算子算子

还需要流动有不不透明障碍时会什么什么在这这这种情况情况情况下下下下下下,我们我们下下我们我们我们我们我们我们我们我们我们我们我们我们我们不不不不不想想想想想想想想想想想用用用用用用用用用用用用用用用用用用用用用CAD导入模块设计,或,livelink™产品产品提供平面平面平面投影功能,将任何的投影平面边界,并且上,并且上上上

一个模型,里面里面一的纸飞机
使用工作平面投影功能,将将的投影到。。。

在我们这些这些,可以这些可以纹影像设置的的实验结果结果相关的的图图。。下图下图是围绕围绕围绕围绕围绕一一一一个个含凸流道中超音速三维教程模型中演示类似同样的也可以用于声学模型的可视化研究中。

3d模型,描绘描绘中的蓝纸飞机。。
通过广义投影算子创建超音速流道模型的成相关相关图像图像。

下一步

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