V následujícím textu jsou uvedeny typické příklady výzkumů prováděných pomocí Machova – Zehnderova interferometru. Stejné interferogramy by bylo možné získat také pomocí Jaminova interferometru, který má však obvykle menší zorné pole. Podobné interferogramy lze získat i pomocí Michelsonova interferometru, ale při stejných parametrech měřeného objektu obdržíme na záznamu dvojnásobný počet interferenčních proužků. Z obrazů interferogramů není obvykle možné poznat, zda se jednalo o holografickou variantu interferometru či nikoliv. Rozdíl lze pozorovat jen mezi interferogramy získanými pomocí vysoce koherentních laserových zdrojů a interferogramy získanými ostatními, méně koherentními zdroji. Na interferogramech získaných pomocí vysoce koherentních zdrojů se v obraze nachází drobná interference, a to od prachových zrníček, nehomogenit v čočkách apod. Na interferogramech získaných pomocí méně koherentních zdrojů tato interference schází a interferenční proužky jsou méně zrnité.
Na obr. 13-14 jsou interferogramy jednorozměrné tepelné mezní vrstvy u vyhřívané vertikální desky (o délce L = 0,2 m) při laminární přirozené konvekci ve vzduchu, pořízené pomocí holografického interferometru s průměrem zorného pole 80 mm, který je uveden na obr. 13-9 v kap. 13.7. Teplota povrchu desky je 52,2 °C, teplota okolí je 22,2 °C. Na levém obrázku je interferogram při seřízení interferometru na nekonečnou šířku proužků a interferenční proužky představují izotermy teplotního pole. Na pravém obrázku je interferogram při seřízení interferometru na konečnou šířku proužků v referenční oblasti a interferenční proužky představují přibližně teplotní profily.
Obr. 13-14 Interferogramy tepelné mezní vrstvy u vyhřívané vertikální desky, vlevo seřízení interferometru na nekonečnou šířku proužků, vpravo seřízení na konečnou šířku proužků – Pavelek [6-12]
Na obr. 13-15 jsou interferogramy teplotního pole v okolí vyhřívané horizontální desky (o délce L = 0,2 m) při laminární přirozené konvekci ve vzduchu. Interferogramy jsou pořízené pomocí holografického interferometru s průměrem zorného pole 50 mm, který je uveden v kap. 13.7, a to při seřízení interferometru na nekonečnou šířku proužků. Teplota povrchu desky je 70,8 °C a teplota okolí je 26,8 °C. Na levém obrázku vidíme interferogram teplotního pole ve střední části desky, kde je teplotní pole dosti nestabilní. Na pravém obrázku je interferogram teplotního pole na okraji desky, kde v důsledku víru na hraně dochází k lokálnímu zhuštění proužků na horním povrchu desky, a tím dochází v této části desky i ke zvětšení lokálních parametrů přestupu tepla do okolí.
Obr. 13-15 Interferogramy teplotního pole v okolí vyhřívané horizontální desky, vlevo je střední část desky, vpravo je okraj desky – Pavelek [6-12]
Na obr. 13-16 jsou interferogramy teplotních polí v okolí vyhřívaných horizontálních válců při laminární přirozené konvekci ve vzduchu. Jedná se o interferogramy dvojrozměrných teplotních polí při seřízení interferometru na nekonečnou šířku proužků, kdy interferenční proužky představují izotermy teplotního pole. Vlevo je válec o průměru 39,5 mm a teplotě 39,9 °C, který je umístěn ve volném prostoru o teplotě 23,6 °C. Z obrázku můžeme např. pozorovat, že největší teplotní gradienty, a tím i přestup tepla, je na spodní straně válce. Vpravo je pak vyhřívaný válec o průměru 40 mm a teplotě 52,2 °C, který je umístěn uvnitř trubky o průměru 98 mm a teplotě 22,5 °C. Z tohoto obrázku vidíme, že teplý vzduch nad vyhřívaným válcem stoupá vzhůru, na chladném povrchu trubky se ochlazuje, po stěnách v mezní vrstvě klesá do spodní části a odtud je znovu čerpán k vyhřívanému povrchu.V literatuře se lze setkat také s výzkumem teplotních polí a přestupu tepla při přirozené konvekci z rotujících válců [2-3], z vibrujících válců [3-22] apod.
Obr. 13-16 Interferogramy teplotních polí v okolí vyhřívaných horizontálních válců, vlevo je vyhřívaný válec ve volném prostoru – Pavelek [6-12], vpravo je vyhřívaný válec uvnitř ochlazované trubky - Hauf, Grigull [2-3]
Některé další příklady interferogramů jsou uvedeny v přiložených obrazových a video souborech. Rozsáhlejší informace o typických výzkumech pomocí Machova – Zehnderova interferometru lze rovněž nalézt v přílohách P12 až P23.
Další příklady
Obraz 1: Interferogram teplotního pole v okolí válce při nucené konvekci s Reynoldsovým číslem 1260. Interferometr je seřízen na nekonečnou šířku proužků v referenční oblasti. Interferenční proužky zde představují přibližně izotermy [5-2].
Obraz 2: Holografický interferogram teplotního pole mezi třemi válcovými povrchy při Reynoldsově čísle 2600 (počítáno z hydraulického průměru). Rozdíl teplot mezi povrchem a tekutinou je okolo 40 K. Interferometr je seřízen na nekonečnou šířku proužků v referenční oblasti. Interferenční proužky zde představují přibližně izotermy [6-7].
Obraz 3: Interferogram teplotního pole v tetrachlormetanu mezi dvěma horizontálními deskami vzdálenými od sebe 15 mm. Horní deska je asi o 2 K teplejší, než spodní a k přenosu tepla dochází jen vedením a zářením. Interferometr je seřízen na konečnou šířku proužků v referenční oblasti. Interferenční proužky zde představují přibližně teplotní profily – Schödel v lit. [2-3].
Obraz 4: Holografické interferogramy teplotního pole ve vodě mezi dvěma horizontálními deskami vzdálenými od sebe 5 mm. Teplota spodní desky se postupně zvyšuje, přičemž na posledním interferogramu je Rayleighovo číslo 1,4.106. Jedná se o tzv. Benardovu přirozenou konvekci, která je charakteristická střídavými vzestupnými a sestupnými proudy v dlouhých horizontálních prostorech. Interferometr je zde seřízen na konečnou horizontální osnovu proužků, která se teplotním polem deformuje – Jahn v lit. [2-3].
Obraz 5: Holografický interferogram proudu vzduchu ze zužující se hlavní trysky umístěné v blízkosti lamel tkalcovského stavu, při podzvukovém režimu proudění. Jedná se o rotačně symetrický transparentní objekt a interferometr je seřízen na konečnou šířku proužků v referenční oblasti. Z interferogramu lze stanovit rozložení hustot a teplot v proudu vzduchu – Liška, Pavelek [6-15].
Obraz 6: Holografický interferogram proudu vzduchu ze zužující se hlavní trysky tkalcovského stavu, při kritickém režimu proudění, kdy dochází k opakovanému zhušťování a zřeďování vzduchu (obdoba stínogramu z obr. obr. 11-8 v kap. 11.5). Jedná se o rotačně symetrický transparentní objekt a interferometr je seřízen na nekonečnou šířku proužků v referenční oblasti – Liška, Pavelek [6-15].
Obraz 7: Interferometrická vizualizace rázové vlny v okolí koule letící nadzvukovou rychlostí [2-9]. Jedná se o rotačně symetrický transparentní objekt a interferometr je seřízen na konečnou šířku proužků v referenční oblasti. Daný experiment je podobný experimentům prováděným již Ernstem Machem [2-10].
Video 1: Interferometrický záznam tepelné mezní vrstvy ve vyhřívaném kanále při nucené konvekci v přechodovém režimu proudění [3-17].
Přílohy typických výzkumů pomocí Machova – Zehnderova interferometru:
P12 Interferometrický výzkum přestupu tepla přirozenou konvekcí ve štěrbinách chladicích elementů
P13 Interferometrický výzkum přestupu tepla z deskových otopných těles
P14 Interferometrický výzkum teplotních polí při sušení dřeva
P15 Interferometrický výzkum přestupu tepla ze skořepinových forem
P16 Interferometrický výzkum přestup tepla z rotujících povrchů
P17 Interferometrický výzkum zakřivení neizotermních vzduchových proudů
P18 Interferometrický výzkum proudění vzduchu okolo překážek
P19 Interferometrický výzkum konstant vzduchotechnických vyústek
P20 Interferometrický výzkum rozložení entalpií v neizotermním proudech z vyústek
P21 Interferometrický výzkum zdrojů plynných škodlivin a místního odsávání
P22 Interferometrický výzkum teplotních polí v místnosti
P23 Záběry z filmu Interferometrická vizualizace teplotních polí při přenosu tepla konvekcí