обдув большого зеркала

[kryptonik]

Чтобы коротко почитать не подскажу.
Слои теплого и холодного воздуха имеют разные оптические свойства, поэтому и мешают. С этим все понятно. Когда говорят о турбулентности интуитивно подозревают, что потоки с разной скоростью имеют разное давление и поэтому тоже могут отличаться по плотности, и, следовательно, оптически. Но это не так, или не совсем так. Дело в том, что в потоке или объеме газа любое изменение давления распространяется со скоростью звука. А это значит, что поток со скоростью много меньше скорости звука, или объем, не сопоставимый с такой скоростью, не имеет реальных перепадов давления. Поэтому газ во многих случаях считается несжимаемой жидкостью. Какие-то микроскопические эффекты может быть и есть, но они трудноуловимы. А вот на околозвуковых скоростях очень даже уловимы, ударная волна, например.

[krussh]

Чтобы коротко почитать не подскажу.
Слои теплого и холодного воздуха имеют разные оптические свойства, поэтому и мешают. С этим все понятно. Когда говорят о турбулентности интуитивно подозревают, что потоки с разной скоростью имеют разное давление и поэтому тоже могут отличаться по плотности, и, следовательно, оптически. Но это не так, или не совсем так. Дело в том, что в потоке или объеме газа любое изменение давления распространяется со скоростью звука. А это значит, что поток со скоростью много меньше скорости звука, или объем, не сопоставимый с такой скоростью, не имеет реальных перепадов давления. Поэтому газ во многих случаях считается несжимаемой жидкостью. Какие-то микроскопические эффекты может быть и есть, но они трудноуловимы. А вот на околозвуковых скоростях очень даже уловимы, ударная волна, например.

Спасибо!
Кажется понятно!
Если потоки имеют одинаковую температуру (работает вентилятор), то вариации коэффициента преломления (вызванные разным давлением в потоке) выравниваются со скоростью звука.
В случае без вентилятора вариации коэффициента преломления (вызванные разной температурой слоев) выравниваются со скоростью конвекции. Что существенно медленнее!

[krussh]

нашел подробности вот здесь:
The Principles of Astronomical Telescope Design  By Jingquan Cheng

https://books.google.ru/books?id=z-mQWTu7zFoC&pg=PA131&lpg=PA131&dq=telescope+mirror+Thermal+Boundary+Layers&source=bl&ots=1RWxC9weF0&sig=8Zh07HW14vK8P6NgoVnn6HX7oWg&hl=en&sa=X&ved=0ahUKEwii6K-irrHJAhXJ_HIKHcl9Cpg4FBDoAQgaMAA#v=onepage&q=telescope%20mirror%20Thermal%20Boundary%20Layers&f=false

ключевая фраза
"We see that the wavefront error is down from a natural convection case by one to two orders of magnitude."
Если это так, то делать надо! и срочно!)

[ysdanko]

Спасибо!
Кажется понятно!
Если потоки имеют одинаковую температуру (работает вентилятор), то вариации коэффициента преломления (вызванные разным давлением в потоке) выравниваются со скоростью звука.
В случае без вентилятора вариации коэффициента преломления (вызванные разной температурой слоев) выравниваются со скоростью конвекции. Что существенно медленнее!

Не совсем тогда понятен, существующий эффект от вентилятора. По любому, скорость потока от вентилятора, и близко не приближается к скорости звука  И это все та же конвекция. Вот увеличить конвективное перемешивание вентилятор может. И если есть эффект (в чем никто не сомневается и что доказано многочисленным применением на практике), то видимо он связан не только с выравниванием давления со скоростью звука, но еще и с чем то другим, например плотностью газа, которая в общем случае зависит и от температуры и от давления (смотрим на связи РVT). Так что делаем вывод---> В потоке ВСЕГДА присутствует флуктуации плотности, которые в свою очередь связаны с флуктуациями температуры, но никак не давления.

[kryptonik]

Все правильно. Но выше и приводится фраза насчет эффективности продувки ускоряющей процесс выравнивания на порядки.
У меня был прямой эксперимент. Камера стояла на оси зеркала, грелась и сама же изображение потоков над собой показывала. Буквально коптила. А если под ней включался вентилятор, от этих тепловых потоков оставались только едва заметные следы.

[TelevueFan]

Не очень понятно, к чему призывают голосующие? Скоп не самоделка, промышленного исполнения, производитель называется ASA. Который думал над системой охлаждения, в том смысле стремился к максимально возможному эффекту, сделал (по-видимому) расчеты, установил необходимое число вентиляторов.
А далее рулит матушка природа. Если внешние температурные условия позволяют отработать вентиляторам за определенный промежуток времени, значит система охлаждения отрабатывает, если нет, надо использовать другое. Например кондиционирование....

(Это же не рога-копыта из Китая. Производитель штучной продукции. Должен держать все на уровне, иначе первый же метровый скоп будет последним. Цена обязывает...)

[ysdanko]

Все правильно. Но выше и приводится фраза насчет эффективности продувки ускоряющей процесс выравнивания на порядки.
У меня был прямой эксперимент. Камера стояла на оси зеркала, грелась и сама же изображение потоков над собой показывала. Буквально коптила. А если под ней включался вентилятор, от этих тепловых потоков оставались только едва заметные следы.

Вентилятор уменьшал размер флуктуаций, делал их меньше, а количество увеличивает (ламнарный поток переходит в турбулентный). Вот и эффект. На самом деле изображение вместо того, что бы "трястись" в определенных пределах от своего геометрического центра (для звездочки) размазывается, но примерно в пределах этих же размеров. Края такого размазанного изображения, естественно имеют меньшую яркость, а стало быть и контраст. При определенном пороговом контрасте, мы часть этой размытой области вообще не заметим, и размеры звездочки будут казаться меньше, так как фактически будет наблюдаться только центральная, наиболее освещенная часть изображения, а наблюдаемый, до вентилятора "эффект  тряски" будет отсутствовать (отсутствие на самом деле то же кажущееся, так как зрение может воспринимать "тряску" до определенной частоты, которая составляет около 20 Гц. Своеобразный "эффект телевизора".)
Ламинарный поток в воздухе, при  размерах ГЗ, 300-400мм практически получить не возможно. Поэтому все эти эффекты, необходимо рассматривать с учетом турбулентного движения и характерного размера флуктуаций на данном масштабе движения воздуха.

[kryptonik]

С этим не вполне согласен. Потоки от теплого зеркала никогда не носят идеального ламинарного характера. Эта же ламинарность должна быть на уровне точности самого зеркала. С оптической точки зрения она вполне турбулентна. В чем можно измерить влияние теплого слоя воздуха? Предположу, что в температурном градиенте. Градус/мм. Или просто дельте температуры. При интенсивном обдуве эта дельта с нескольких градусов мгновенно снижается до десятых или даже сотых. Вот и весь эффект.

[ysdanko]

При интенсивном обдуве эта дельта с нескольких градусов мгновенно снижается до десятых или даже сотых. Вот и весь эффект.

Эта "дельта"никуда не исчезает, пока зеркало не охладится до температуры окружающей среды. Происходит разбиение флуктуаций плотности воздуха, связанных с этой "дельтой" до более мелких физических размеров, а их число и частота появления над зеркалом, увеличивается.
 Это и приводит к усреднению оптической плотности приграничного слоя по поверхности ГЗ.
 Скоростная и чувствительная фотокамера, показала бы примерно те же скачки изображения звездочки, что мы наблюдаем визуально , без включения обдува ГЗ.
Все экспериментаторы с обдувом приграничного слоя, говорят о визуальном улучшении картинки. Но я ни разу не встречал объективных оценок улучшения проницающей или разрешающей способности инструмента. Видимо поэтому  и существует эта неоднозначность способов  обдува, размещения вентиляторов, их количества и интенсивности обдува ГЗ.

[kryptonik]

Достоверные результаты можно получить только выполнив добротную научную работу. Но нам любителям это не очень надо. Достаточно убедиться, что обдув работает. У меня работает, нет сомнений. Включил комп, обдув и работаю сразу. Дельта правда небольшая почти всегда, но раньше где-то минут тридцать были нюансы на зеркале 400мм.
Теперь насчет дельты. Если течения воздуха не будет приповерхностный слой на эту самую дельту и нагреется. А если дуть интенсивно, просто не успеет. Дельта практически сводится к нулю.

[TelevueFan]

См. название темы. Там зеркало чуть ли не в тонну. Со своей температурной дельтой в своих температурных условиях (Урала или Чили). Насколько выводы с ОКР над 400 мм зеркалом (сколько там вес 15 -20 кг?) можно корректно применить в этой ситуации? Обоснуйте плиз. В том плане включил обдув и сразу работаю....

[ysdanko]

А если дуть интенсивно, просто не успеет. Дельта практически сводится к нулю.

То есть можно сделать вывод - чем мощнее обдув тем лучше. Тогда к чему все эти разговоры о ламинарном потоке, тихоходных вентиляторах, оптимальном размещении вентиляторов и прочем?
 По моему не все так однозначно и опять возникает вопрос объективности оценок улучшения качества изображения, при той или иной системе обдува ГЗ.

[kryptonik]

Чем мощнее, тем лучше не обязательно. Конструкцию надо оптимизировать. Мощный вентилятор воздух может и нагреть. Потом дисбаланс крыльчатки, это вибрации. Одним вентилятором если он не в центре зеркало равномерно не обдуешь. Предлагалось, допустим, решение со сверлением отверстий в трубе напротив вентилятора. Не то чтобы оно совсем неработоспособное, но не лучшее.
Я сам не профессиональный аэродинамик, но с вопросом более-менее знаком. Приходилось разрабатывать и доводить некоторые конструкции. Когда возник вопрос с охлаждением зеркала, вник, провел моделирование. Для своего телескопа я вопрос закрыл.
Над 1,2 метра надо будет поработать. Но, то, что, обдув проблему решает нет сомнений. Тут же проблема упрощается материалом зеркала. Из стекла при неравномерном обдуве зеркало искорёжит. А из ситалла масса зеркала не так важна, будет так же отлично все работать, как и мое 500мм. Ну чес слово, включил и работаю, была бы атмосфера.

[TelevueFan]

А из ситалла масса зеркала не так важна, будет так же отлично все работать, как и мое 500мм. Ну чес слово, включил и работаю, была бы атмосфера.

Т.е. это все обоснование, под честное слово? Или у вас все-же имеется опыт работы на многосоткилограммовых зеркалах?

В качестве отвлечения рекомендую посмотреть фишку в части агня Весьма близко к обсуждаемому вопросу.

http://www.vesti.ru/videos?cid=160

[krussh]

Не очень понятно, к чему призывают голосующие? Скоп не самоделка, промышленного исполнения, производитель называется ASA. Который думал над системой охлаждения, в том смысле стремился к максимально возможному эффекту, сделал (по-видимому) расчеты, установил необходимое число вентиляторов.
А далее рулит матушка природа. Если внешние температурные условия позволяют отработать вентиляторам за определенный промежуток времени, значит система охлаждения отрабатывает, если нет, надо использовать другое. Например кондиционирование....

(Это же не рога-копыта из Китая. Производитель штучной продукции. Должен держать все на уровне, иначе первый же метровый скоп будет последним. Цена обязывает...)

вентиляторов в конструкции не было предусмотрено.
Ну и вообще, ASA хорошие, но не боги. косяков у телескопа предостаточно было и остается.
их ценник в полтора-два раза ниже, чем у конкурентов. только за счет этого моно мириться с недостатками.

[krussh]

цитата из ссылки
"Флуктуации плотности воздуха влияют на оптические пучки по-разному. При малых размерах
турбулентности, пятно рассеяния растет и Штрель уменьшается; для
промежуточных масштабов турбулентности, она будет влиять на смещение луча и размывание изображения,
что приводит к потере как разрешения, так и контрастности; крупномасштабная турбулентность будет
производить к наклону волнового фронта - дрожанию. Общая картина представляет собой суперпозицию всех трех эффектов.
Быстрый tip-tilt может удалить дрожание.
Лучше придерживаться форсированной конвекции, в этом случае граница слоя более гладкая."

Формализовать все это можно  через размеры конвекционного пузыря и его плотность относительно плотности нормального воздуха, скорость потока и размеры зеркала.
Опуская несложные вычисления, получаем, что в режиме принудительной конвекции толщина турбулентного потока намного меньше чем в режиме естественной конвекции. Как следствие и меньше его влияние на изображение.

Если верить формулам и доктору Ченгу, то выигрыш от форсированной конвекции будет в 10-100 раз.
Главная проблема - сделать все так, чтобы большие пузыри не просто отрывались от зеркала, а не оставались в трубе после этого.

[kryptonik]

Т.е. это все обоснование, под честное слово? Или у вас все-же имеется опыт работы на многосоткилограммовых зеркалах?

Аэродинамика древняя наука. Законы аэродинамического подобия известны. Отработка на моделях обычное дело. Но в натуральную величину круче.
А сама возможность сдуть пограничный слой есть. Или у вас есть опыт работы с многотонными зеркалами, который говорит, что нет?

[kryptonik]

Если верить формулам и доктору Ченгу, то выигрыш от форсированной конвекции будет в 10-100 раз.
Главная проблема - сделать все так, чтобы большие пузыри не просто отрывались от зеркала, а не оставались в трубе после этого.

Доктор Ченг – голова. Правильно мыслит. Я у себя и сделал отсос воздуха из трубы.
Вентилятор над центром сдувает, вентилятор под зеркалом отсасывает. При такой конструкции можно вентиляторы и по кругу вокруг зеркала расположить. А без отсоса они как в видео вихрь внутри трубы закрутят. Так что на зеркале без трубы вентиляторы надо ставить с одной стороны и соответственно их напаравлять.

[TelevueFan]

Или у вас есть опыт работы с многотонными зеркалами, который говорит, что нет?

У меня есть опыт не принимать на веру утверждения тех, кто не приводит серьезных обоснований или как минимум не имеет соотв. практики.

[TelevueFan]

вентиляторов в конструкции не было предусмотрено.
Ну и вообще, ASA хорошие, но не боги. косяков у телескопа предостаточно было и остается.
их ценник в полтора-два раза ниже, чем у конкурентов. только за счет этого моно мириться с недостатками.

Странно, а чем объясняют? Ведь поставить, нет никаких проблем.
А какие косяки имелись или имеются, основные если не секрет?