Vizualizační metody založené na zavádění látek tvořících souvislá vlákna v plynech či metody založené na zavádění látek tvořících celé souvislé oblasti v plynech lze rozdělit do několika skupin. Jedná se o zviditelnění proudění pomocí plamene, zviditelnění proudění pomocí kouře či mlhy a zviditelnění proudění pomocí jiskrových výbojů.
Zviditelnění proudění pomocí plamene
Při této metodě se do proudu vzduchu zavádějí soustavou tenkých trysek plameny hořícího plynu. Plameny musí mít malý průměr a velkou délku. Metoda se hodí pro zkoumání místní turbulence a lze ji aplikovat také na zjišťování hranic úplavu. Plamen se používá i jako sonda pro indikaci proudění vzduchu a ke zjišťování směru proudění vzduchu, viz. kap. 3.3.
Zviditelnění proudění plamenem lze však v některých případech pozorovat i u trysek proudových či raketových motorů, viz obr. 3-2. V takových případech je hořící plyn přímou součástí proudícího plynu a z obrazů lze studovat rázové vlny v proudu, tvar proudu apod.
Obr. 3-2 Zviditelnění rázových vln za tryskou rakety [6-11]
Další příklady
Obraz 1: Zviditelnění rázových vln za tryskami letedla [6-11].
Obraz 2: Zviditelnění tvaru proudu při startu raketoplánu [6-11].
Zviditelnění proudění pomocí kouře či mlhy
Při tomto způsobu vizualizace se do proudu vzduchu zavádějí hřebenovou soustavou trysek souvislá vlákna kouře či mlhy, někdy však lze tyto trysky umístit i přímo na povrch zkoumaného objektu. Zdrojem kouře může být např. zařízení uvedené na obr. 3-3a, zdrojem mlhy může být generátor mlhy používaný v divadlech či na diskotékách. Např. dánská firma Martin vyrábí generátory mlhy JEM ZR12 AL – 1 kW, JEM ZR22 DMX – 1,5 kW, které produkují mlhu z roztoku vody, glycerínu a dalších příměsí. Tyto přístroje lze doplnit i dávkovacím zařízením a speciálními koncovkami pro generování mlhy žádanou intenzitou a žádaným směrem. Zdrojem mlhy však může být i suchý led (slisované vločky CO2 při teplotě –57 °C), který po vložení do vody vytváří mlhu. Kouř či mlha může někdy vznikat i přímo v měřeném prostoru, a to vhodnou reakcí vzduchu s přiváděným plynem, nebo speciálně upraveným povrchem, viz kap. 4. Pára může ve vzduchu vznikat či zanikat i změnou tlaku.
Vizualizace kouřem či mlhou se provádí obvykle ve speciálních tunelech, viz obr. 3-3b. Kouřové tunely se liší od aerodynamických především velkým poměrem zúžení v konfuzoru (až 1:48) a zařízením pro snížení turbulence na vstupu do tunelu. Bývají otevřené (kouř či mlhu je třeba odvádět) a pro malé rychlosti se stavějí ve svislé poloze, aby gravitace neovlivňovala generovaná vlákna. Metoda zviditelnění proudění pomocí kouře či mlhy se hodí pro zkoumání místní turbulence a lze ji aplikovat také na zjišťování hranic úplavu, viz obr. 3-4.
Zviditelnění proudění touto metodou se provádí často také ve volném prostoru. Zdroj kouře či mlhy slouží pak jako sonda pro indikaci proudění vzduchu, ke zjišťování směru proudění vzduchu a ke zjišťování tvaru proudového pole. Kouř či mlha může být někdy i přímou součástí proudícího plynu a ze získaných obrazů lze studovat tvary proudů případně i další parametry.
Obr. 3-3 Zařízení pro zviditelnění proudění pomocí kouře (D doutnák napuštěný olejem, N nádoba pro filtraci kouře, K přívod ke kouřovým tryskám, O obtok, T kouřové trysky, F filtr, M plochý měřicí prostor, P průzor, V ventilátor, S osvětlení)
Obr. 3-4 Zviditelnění proudění kolem profilu křídla pomocí kouře – narušení vláken indikuje oblast turbulentního proudění v úplavu [2-15]
Další příklady
Obraz 3: Fotografie kouřového tunelu na Leteckém ústavu FSI VUT v Brně [6-10].
Obraz 4: Zviditelnění dráhy letu letadel pomocí různobarevného kouře [6-11].
Obraz 5: Zviditelnění vírů za letadlem pomocí kouře [6-11].
Obraz 6: Zviditelnění tvaru proudu ze vzduchotechnické vyústky VLD 484 firmy EMCO Klimatechnik pomocí mlhy [6-3].
Obraz 7: Zviditelnění rázových vln samovolným vznikem mlhy v okolí letadla pohybujícího se nadzvukovou rychlostí [6-11].
Obraz 8: Zviditelnění rázových vln samovolným vznikem mlhy v okolí letadla pohybujícího se nadzvukovou rychlostí [6-11].
Obraz 9: Šíření mlhy a kouře z kondenzačních věží a komínu elektrárny.
Video 1: Zviditelnění proudu z vyústky DAL 359 pomocí mlhy [6-3].
Video 2: Zviditelnění proudu z vyústky DAL 358 pomocí mlhy [6-3].
Video 3: Zviditelnění proudu z vyústky MSA 357 (nastavení výtoku do stran) pomocí mlhy [6-3].
Video 4: Zviditelnění proudu z vyústky MSA 357 (nastavení výtoku směrem dolů) pomocí mlhy [6-3].
Video 5: Zviditelnění proudu z vyústky VLD 484 (nastavení výtoku směrem dolů) pomocí mlhy [6-3].
Video 6: Zviditelnění proudu z vyústky VLD 484 (nastavení výtoku směrem dolů i do stran) pomocí mlhy [6-3].
Video 7: Zviditelnění proudu z vyústky VAL 383 pomocí mlhy [6-3].
Video 8: Zviditelnění proudu z vyústky RRA 387 (nastavení výtoku do stran) pomocí mlhy [6-3].
Video 9: Zviditelnění proudu z vyústky RRA 387 (nastavení výtoku směrem dolů) pomocí mlhy [6-3].
Video 10: Zviditelnění proudu z vyústky SAL (nastavení výtoku směrem dolů) pomocí mlhy [6-3].
Video 11: Zviditelnění proudu z vyústky QAL 386 pomocí mlhy [6-3].
Video 12: Zviditelnění kouře unikajícího v průmyslové hale při požáru. Záběr z filmu Fire – Countdown to Disaster (National Fire Protection Association, MCA Television, Ltd. 1984).
Video 13: Modelový výzkum šíření kouře při požáru ze spodního do horního prostoru na Kalifornské universitě. Záběr z filmu Fire – Countdown to Disaster (National Fire Protection Association, MCA Television, Ltd. 1984).
P8: Výzkum proudění nad otopnými tělesy pomocí mlhy [6-12].
P9: Výzkum proudění v okolí zesíleného vzduchotechnického odtahu pomocí mlhy [6-12].
P10: Výzkum proudění ve sklárnách pomocí mlhy [6-12].
Zviditelnění proudění pomocí jiskrových výbojů
V některých speciálních případech lze s výhodou používat zviditelnění pomocí jiskrových výbojů. Příkladem může být vizualizace proudění v rozšiřující se části vzduchového potrubí, viz obr. 3-5. Na elektrody tvořící horní a dolní stěnu potrubí se periodicky přivádějí krátké elektrické impulsy (asi 60 kV s dobou trvání řádově 10-6 s), čímž vznikne postupně řada elektrických výbojů unášených proudem vzduchu. Při známé frekvenci impulsů lze ze získaného obrazu vyhodnotit i rychlosti proudění vzduchu.
Obr. 3-5 Zviditelnění proudění v rozšiřující se části vzduchového potrubí pomocí jiskrových výbojů [2-15]