본 연구에서는 원형평판의 경계조건을 일부분은 고정단으로 일부분은 자유단 으로 구성하여 자유단각 .alpha.(Fig.4 참조)를 0˚, 30˚, 60˚, 90˚, 120˚, 150˚, 180˚로 변화시킴에 따른 진동모드를 시간평균 홀로그래픽 간섭계(time-average holographic interferometry)를 이용해 분석하고 자유단의 변화에 따른 고유진동수의 비를 비교하였고, 레이저 도플러 유속계(LDV)를 변형한 레이저 도플러 진동계(laser doppler vibrometer)로 원형평판의 진동변위와 시간평균 홀로그래픽 간섭계로 구한 진 동변위를 비교하였다.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제22권3호
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pp.353-361
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1998
The study on the vibration characteristics of annular sector plates is important for structural engineers. In this study the vibration modes and their natural frequencies of annular sector plates clamped along the inner circumferential edge are obtained by the time average holographic interferometer according to the varying sector angle. The experimental results agree well with those obtained by the numerical analysis. The vibration characteristics of annular sector plates shows great dependence on the sector angle. The radial nodal lines converge to the center of annular sector plate.
본 논문에서는 변형된 삼각 및 마하젠더 간섭계를 이용한 인코히어런트 홀로그래픽 3D 디스플레이 시스템의 광 입출력 장치를 구현하고 실험하였다. 먼저, 변형된 삼각 간섭계 기반의 광 입력장치를 구성하여 3차원 물체에 대한 인코히어런트 복소 홀로그램을 생성하고, LCD 공간광변조기와 위상 지연기가 추가된 마하젠더 간섭계 기반의 광 출력장치 구성을 통해 홀로그램의 실시간적 복원을 수행하였다. 즉, 100mm의 깊이감을 갖는 두 점광원에 대한 인코히어런트 홀로그램의 생성과 복원 실험을 통해 바이어스와 공액영상이 제거되고 초점에 따라 깊이감이 다른 두 영상의 복원이 가능함을 확인하였으며, 구현된 광 입출력 장치를 통해 서로 30 mm의 깊이감을 갖는 3차원 물체인 두개의 주사위에 대한 홀로그램을 실시간적으로 생성하고 복원시킴으로서 변형된 삼각 간섭계에 기반한 홀로그래픽 3차원 영상디스플레이 시스템의 광학적 구현 가능성을 제시하였다.
The variations of temperature and velocity fields in a Hele-Shaw convection cell (HSC) were investigated using a holographic interferometry and 2-D PIV system with varying Rayleigh number. To measure quasisteady changes of temperature field, two different measurement methods of holographic interferometry; double-exposure method and real-time method, were employed. In the double-exposure method, unwanted waves can be eliminated effectively using digital image processing technique and the reconstruction images are clear, but transient flow structure cannot be reconstructed clearly. On the other hand, transient convective flow can be reconstructed well using the real-time method. However, the fringe patterns reconstructed by the real-time method contain more noises, compared with the double-exposure method. Experimental results show a steady flow pattern at low Rayleigh numbers and a time-dependent periodic flow structure at high Rayleigh numbers. The periodic flow pattern at high Rayleigh numbers obtained by the real-time holographic interferometer method is in a good agreement with the PIV results.
Variations of temperature and velocity fields in a Hele-Shaw Convection Cell (HSC) were measured using a holographic interferometry and PIV technique with varying Rayleigh number. Experimental results show a steady flow pattern at low Rayleigh numbers and a time-dependent periodic flow at high Rayleigh numbers. Two different measurement methods of holographic interferometry, double-exposure method and real-time method, were employed to measure the temperature field variations of HSC convective flow. In the double-exposure method, unwanted waves can be eliminated and reconstruction images are clear, but transient flow structure cannot be observed clearly. On the other hand, transient flow can be observed and reconstructed well using the real-time method. PIV results show that flow inside the HSC is periodic and the oscillating state is well matched with the temperature field results. The holographic interferometry and PIV techniques employed in this study are useful for analyzing the unsteady convective thermal fluid flows.
최근 환경오염이 심각한 사회문제로 대두됨에 따라 환경오염원을 제거하기 위한 여러 가지의 집진장치가 개발되고 있는데 화력발전소에서는 건식정전집진장치(dry electrostatic precipitator)를 이용하고 있다. 건식정전집진장치는 햄머(hammer) 방식의 충격장치를 설치하여 집진극과 방전극에 충격을 가함으로써 충격력을 극대화시키고 높은 분진박리 효과를 꾀하고 있는데 환경오염원이 되고 있는 집진판의 분진의 분리율을 높이기 위해서는 집진판의 전체 영역에서 분진을 동일하게 떨어뜨릴 수 있는 충격장치가 설계되어야 하는데, 이를 위해서는 충격하중에 따른 집진판의 진동 형태를 정확하게 분석하여야 한다. 본 연구에서는 집진판의 충격하중에 따른 진동의 형태를 분석하기 위해 펄스 레이저를 이용한 2중 노출 홀로그래피 시스템을 구성하였다. 홀로그래픽 간섭계는 이미 오래 전에 개발된 레이저 응용 계측기법으로서 주로 정현적인 진동을 하는 진동체의 진동 현상을 연구하는 데에 많이 사용되어 왔는데 그 기술 개발은 상당한 수준에 있다. 그러나 종래의 기술들은 주로 헬륨-네온(He-Ne)레이저와 같은 연속 레이저(continuous wave laser)를 이용한 기술들인데 최근에는 루비(ruby) 레이저와 같은 펄스 레이저 (pulse laser)를 이용한 기술이 많이 응용되고 있다. 이 펄스 레이저 홀로그래픽 간섭계를 Gottenberg는 응력파에 의해서 발생된 변형을 측정하기 위해 사용하였고 Aprahamian등은 보(beam)와 평판의 굽힘파(bending wave)의 전파 특성 연구에 이용하였다. 그 실험적 결과는 수치적 해석 결과와 비교되어 매우 좋은 일치성을 보였는데 이러한 펄스 레이져 홀로그래픽 간섭계 기법의 주요 장점은 어떠한 특정한 순간에 관찰하고자 하는 시험편의 전체 영역의 파동 전파 형상을 관찰할 수 있다는 것이다. 따라서 본 연구에서는 펄스 레이저를 응용한 2중 노출 홀로그래피법(double exposure holography method)을 이용해서 집진판에 충격하중이 가해졌을 때 발생하는 진동이 발생과 전파 특성을 충격하중의 방향에 따라서 분석하였다.
Variations of temperature field in a Hele-Shaw convection cell (HSC) were measured using a holographic interferometry with varying Rayleigh number. Experimental results show a steady flow pattern at low Rayleigh numbers and a time-dependent periodic flow at high Rayleigh numbers. Especially, the period of oscillation at $Ra = 6.35{\times}10^6$ was 62 seconds. Two different measurement methods of holographic interferometry, double-exposure method and real-time method, were employed to measure the temperature field variations of HSC convective flow. In the double-exposure method, unwanted waves can be eliminated and reconstruction images are clear, but transient flow structure cannot be observed clearly. On the other hand, transient flow can be observed and reconstructed well using the real-time method. However, the fringe patterns reconstructed by the real-time method contain more noise, compared with the double-exposure method. The two holographic interferometer techniques employed complementary in this study were proved to be useful for analyzing the temperature field variations of unsteady thermal fluid flows.
Variations of temperature and velocity fields in a Hele-Shaw convection cell (HSC) were investigated using a holographic interferometry and 2-D PIV system with varying Rayleigh number. To measure quasi-steady variation of temperature field, two different measurement methods of holographic interferometry, double-exposure method and real-time method, were employed. In the double-exposure method, unwanted waves were eliminated effectively using a digital image processing technique. The reconstructed images are clear, but transient flow cannot be reconstructed clearly. On the other hand, transient convective flow can be reconstructed well using the real-time method. However, the fringe patterns reconstructed by the real-time method contain more noises, compared with the double-exposure method. Experimental results show a steady flow pattern at low Rayleigh numbers and a time-dependent periodic flow structure at high Rayleigh numbers. The periodic flow pattern at high Rayleigh numbers obtained by the real-time holographic interferometer method is in a good agreement with the PIV results.
Variations of temperature field in a Hele-Shaw convection cell (HSC) were measured using a holographic interferometry with varying Rayleigh number. Experimental results show a steady flow pattern at low Rayleigh numbers and a time-dependent periodic flow at high Rayleigh numbers. Especially, the period of oscillation at Ra = 6.35 $\times$ 10$^{6}$ was 62 seconds. Two different measurement methods of holographic interferometry, double-exposure method and real-time method, were employed to measure the temperature field variations of HSC convective flow. In the double-exposure method, unwanted waves can be eliminated and reconstruction images are clear, but transient flow structure cannot be observed clearly. On the other hand, transient flow can be observed and reconstructed well using the real-time method. However, the fringe patterns reconstructed by the real-time method contain more noise, compared with the double-exposure method. The two holographic interferometer techniques employed complementary in this study were proved to be useful fur analyzing the temperature field variations of unsteady thermal fluid flows.
The holographic measurement techniques can be applied to various industrial fields such as automobile, airplane, construction, electronics, medical, mechanics and physics. The visualization of fluids is very important in aerodynamics, heat transfer and stress analysis. There are classically optical methods such as shadowgraph, schlieren method, and Mach-Zehnder interferometry for visualizing the fluid flow phenomena. But, it is difficult to understand the continuous state of fluids well in those methods. In this study, the real-time holographic interferometer with high-speed camera is applied to the flow visualization. In addition, collimated laser beam and rotating wedge are used for recording and formation of carrier fringes, respectively.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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