基于多种测量手段的模型转捩位置测量与控制实验研究

发布时间：2022-02-22 09:22

　　本文主要采用表面油膜干涉法和热线热膜测量设备进行了Ma=0.6及低速来流下的模型表面转捩位置测量,简要讨论了各种转捩测量方法的实验技术细节,在此基础上利用表面粗糙元阵列与表面等离子体激励器分别对两种流场下的模型转捩位置进行控制,对不同控制手段的机理进行了简单分析。研究结果表明,经过改良的表面油膜干涉法能够应用于高速边界层摩阻与转捩测量,得到的结果与计算结果的规律性对比较好。此外,表面粗糙元阵列可以成功应用于亚音速模型边界层旁路转捩控制,粗糙元高度与间距都会对控制效果产生影响,并且发现粗糙元高度改变对控制效果的影响更显著。等离子体激励器则能成功推迟低速模型边界层转捩位置,其原理是激励器放电诱导的壁面射流增强了边界层稳定性,增大放电电源电压与频率均能使射流增强继而增强转捩控制效果,并结合实验结果提出了在更高速流场中采用等离子体激励器继续进行转捩控制的展望。 

【文章来源】：南京航空航天大学江苏省211工程院校

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

氢气泡转捩过程流动显示

南京航空航天大学硕士学位论文.2.2 平均速度法平均速度法主要是通过直接或间接测量与边界层内平均速度相关的物理量，从而得到层平均速度型，或根据边界层底层速度与摩擦应力的关系，得到测量点处的表面摩擦应小，分析转捩位置。采用平均速度法判断转捩位置的手段包括两大类，一是采用壁面总压管，边界层热线等设备，对边界层内平均速度型或层流与湍流速度剖面差别最大位置的平均速度进行，从流向速度型形态变化或特定剖面平均速度变化判断转捩位置。二是采用Preston管tanton管、底层隔板[41]以及以它们为基础的新型MEMS等设备通过测压得到边界层底层信息，进而与表面摩擦应力建立关系，从表面摩擦应力随流向的变化情况判断转捩位两种方法在原理上其实是有相通点的。

基于多种测量手段的模型转捩位置测量与控制实验研究第二章 测量技术与仪器膜干涉法膜干涉法测量原理油膜干涉技术测量表面摩擦系数的主要原理是，事先在壁面涂画带有一定油滴，当处于外流场作用下时，由于硅油受到流体推动，会在壁面形成照射下出现薄膜干涉条纹。通过公式推导得出干涉条纹间距与油膜厚度油膜厚度就能得出壁面摩擦应力大小。由于湍流摩擦应力显著大于层流应力分布后，就能直观判断转捩位置。其干涉原理图[32]如下所示。

【参考文献】：
期刊论文
[1]表面热膜测试技术在边界层测量中的应用[J]. 杨龙君,刘火星.  燃气涡轮试验与研究. 2012(S1)
[2]基于柱状粗糙元的边界层人工转捩试验研究[J]. 黄勇,钱丰学,于昆龙,何彬华,畅利侠,林学东.  实验流体力学. 2006(03)
[3]圆柱尾迹影响平板边界层转捩的实验研究[J]. 潘翀,王晋军,王双峰.  空气动力学学报. 2006(02)
[4]二维单一粗糙元对边界层转捩影响的实验[J]. 李轶明,颜大椿.  北京大学学报(自然科学版). 2005(01)
[5]测定三维边界层转捩区位置的热膜－红外法实验研究[J]. 舒先林,王铁城.  南京航空航天大学学报. 1996(05)
[6]乙丙共聚物减阻和抗剪切性的研究[J]. 钱锦文,王甦畛,刘晓林,杨士林.  浙江大学学报. 1986(03)

硕士论文
[1]等离子体流动控制技术及其在飞行器上的应用研究[D]. 杜海.南京航空航天大学 2012
[2]油膜干涉法测量表面摩擦应力的实验研究[D]. 丁超.南京航空航天大学 2012



本文编号：3639165