聚焦纹影系统设计及在风洞中的应用
发布时间：2021-08-15 00:40
空气动力学是航天航空工程重要的基础理论之一。作为一种低成本、高可靠性试验手段,风洞是空气动力学研究与试验的重要工具。纹影技术是目前风洞试验及燃烧场研究的重要测试手段。90年代初发展起来的聚焦纹影技术具有传统纹影技术无法比拟的成本优势及技术优势,是目前纹影技术的重要发展方向。本文首先介绍了纹影技术在空气动力学试验研究中的作用,然后对纹影技术的出现及发展历史进行了综述。介绍了目前纹影技术的两大发展方向:背景纹影、聚焦纹影。根据纹聚焦纹影的原理及国内外应用经验,设计了聚焦纹影系统。重点解决了光源选择、光源均匀性、源格栅制备、刀口栅制备、刀口栅调整装置等问题。在实验室调试中验证了急剧聚焦深度、像面亮度均匀性等关键技术指标。在Φ120mm激波风洞上,利用高速相机对平窗模型、凹窗模型进行了聚焦纹影试验,通过对比不同聚焦面的聚焦纹影图像,验证了聚焦纹影系统对于流场结构的层析功能。为进一步拓展聚焦纹影的应用范围,设计并实现了反射式聚焦纹影系统,使之满足大视场测量需求。重点解决了高亮度均匀光源、源格栅以及反射膜的设计与制备。在实验室调试中,实现了 1m量级视场酒精灯火焰场的聚焦纹影成像。
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Hooke的纹影原型装置
?第１章绪论??图１．３?Ｄｒａｐｅｒ的热对流试验手绘图１７１??Ｔｏｅｐｌｅｒ首先认识到Ｆｏｕｃａｕｌｔ刀口装置在纹影技术中的重大作用及发展潜力，发明了??第一个实用的纹影观测装置，如图１．４所示，该装置包括刀口、光源、望远镜、长焦透镜。??Ｔｏｅｐｌｅｒ最初利用该装置进行光学零件检测，后来他发现该装置在流动显示中的巨大潜力。??Ｔｏｅｐｌｅｒ利用他的纹影装置对蜡烛的热对流及电火花产生的激波进行了观测并绘制出测量??结果，如图１．５所示，他同时预言激波将是今后纹影装置最主要的研究内容［８１。??图１．４?Ｔｏｅｐｌｅｒ的纹影装置??：ｉｌｌ??ａ＇冒．??图１．５?Ｔｏｅｐｌｅｒ的手绘纹影试验结果??随着实验物理学的发展，Ｔｏｅｐｌｅｒ的纹影装置逐渐被大家认可并被广泛地应用及改进，??其中Ｍａｃｈ的工作尤为突出。Ｍａｃｈ的同事及学生利用火花光源、延时电路及纹影技术做??了大量的纹影试验。Ｍａｃｈ与Ｓａｌｃｈｅｒ的著名纹影图片（图１．６）首次显示出超音速运动的??子弹所产生的弓形激波、尾激波及尾流，第一次揭示出超音速流动的秘密，开辟了超音??速空气动力学研究领域［９１。??３??
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【参考文献】：
期刊论文
[1]聚集纹影图像密度场处理技术[J]. 黄训铭,谢爱民,郑蕾,吕治国. 四川兵工学报. 2015(06)
[2]基于BOS技术的密度场测量研究[J]. 张俊,胥頔,张龙. 实验流体力学. 2015(01)
[3]高速聚焦纹影改进及应用[J]. 岳茂雄,王如琴,姚向红,袁强,张进. 实验流体力学. 2013(05)
[4]双截面聚焦纹影技术应用研究[J]. 黄思源,谢爱民,白菡尘. 实验流体力学. 2011(06)
[5]纹影技术中光源的选择与设计方法[J]. 叶继飞,金燕,吴文堂,蒋冠雷. 实验流体力学. 2011(04)
[6]应用背景纹影技术的温度场测量[J]. 周昊,吕小亮,李清毅,岑可法. 中国电机工程学报. 2011(05)
[7]BOS技术在流动测量中的应用[J]. 何霖,易仕和,赵玉新,田立丰,程忠宇. 国防科技大学学报. 2010(01)
[8]聚焦纹影显示技术在激波风洞的初步应用[J]. 徐翔,谢爱民,吕治国,宋强,黄洁. 实验流体力学. 2009(03)
本文编号：3343493
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Hooke的纹影原型装置
?第１章绪论??图１．３?Ｄｒａｐｅｒ的热对流试验手绘图１７１??Ｔｏｅｐｌｅｒ首先认识到Ｆｏｕｃａｕｌｔ刀口装置在纹影技术中的重大作用及发展潜力，发明了??第一个实用的纹影观测装置，如图１．４所示，该装置包括刀口、光源、望远镜、长焦透镜。??Ｔｏｅｐｌｅｒ最初利用该装置进行光学零件检测，后来他发现该装置在流动显示中的巨大潜力。??Ｔｏｅｐｌｅｒ利用他的纹影装置对蜡烛的热对流及电火花产生的激波进行了观测并绘制出测量??结果，如图１．５所示，他同时预言激波将是今后纹影装置最主要的研究内容［８１。??图１．４?Ｔｏｅｐｌｅｒ的纹影装置??：ｉｌｌ??ａ＇冒．??图１．５?Ｔｏｅｐｌｅｒ的手绘纹影试验结果??随着实验物理学的发展，Ｔｏｅｐｌｅｒ的纹影装置逐渐被大家认可并被广泛地应用及改进，??其中Ｍａｃｈ的工作尤为突出。Ｍａｃｈ的同事及学生利用火花光源、延时电路及纹影技术做??了大量的纹影试验。Ｍａｃｈ与Ｓａｌｃｈｅｒ的著名纹影图片（图１．６）首次显示出超音速运动的??子弹所产生的弓形激波、尾激波及尾流，第一次揭示出超音速流动的秘密，开辟了超音??速空气动力学研究领域［９１。??３??
?第１章绪论??图１．３?Ｄｒａｐｅｒ的热对流试验手绘图１７１??Ｔｏｅｐｌｅｒ首先认识到Ｆｏｕｃａｕｌｔ刀口装置在纹影技术中的重大作用及发展潜力，发明了??第一个实用的纹影观测装置，如图１．４所示，该装置包括刀口、光源、望远镜、长焦透镜。??Ｔｏｅｐｌｅｒ最初利用该装置进行光学零件检测，后来他发现该装置在流动显示中的巨大潜力。??Ｔｏｅｐｌｅｒ利用他的纹影装置对蜡烛的热对流及电火花产生的激波进行了观测并绘制出测量??结果，如图１．５所示，他同时预言激波将是今后纹影装置最主要的研究内容［８１。??图１．４?Ｔｏｅｐｌｅｒ的纹影装置??：ｉｌｌ??ａ＇冒．??图１．５?Ｔｏｅｐｌｅｒ的手绘纹影试验结果??随着实验物理学的发展，Ｔｏｅｐｌｅｒ的纹影装置逐渐被大家认可并被广泛地应用及改进，??其中Ｍａｃｈ的工作尤为突出。Ｍａｃｈ的同事及学生利用火花光源、延时电路及纹影技术做??了大量的纹影试验。Ｍａｃｈ与Ｓａｌｃｈｅｒ的著名纹影图片（图１．６）首次显示出超音速运动的??子弹所产生的弓形激波、尾激波及尾流，第一次揭示出超音速流动的秘密，开辟了超音??速空气动力学研究领域［９１。??３??
【参考文献】：
期刊论文
[1]聚集纹影图像密度场处理技术[J]. 黄训铭,谢爱民,郑蕾,吕治国. 四川兵工学报. 2015(06)
[2]基于BOS技术的密度场测量研究[J]. 张俊,胥頔,张龙. 实验流体力学. 2015(01)
[3]高速聚焦纹影改进及应用[J]. 岳茂雄,王如琴,姚向红,袁强,张进. 实验流体力学. 2013(05)
[4]双截面聚焦纹影技术应用研究[J]. 黄思源,谢爱民,白菡尘. 实验流体力学. 2011(06)
[5]纹影技术中光源的选择与设计方法[J]. 叶继飞,金燕,吴文堂,蒋冠雷. 实验流体力学. 2011(04)
[6]应用背景纹影技术的温度场测量[J]. 周昊,吕小亮,李清毅,岑可法. 中国电机工程学报. 2011(05)
[7]BOS技术在流动测量中的应用[J]. 何霖,易仕和,赵玉新,田立丰,程忠宇. 国防科技大学学报. 2010(01)
[8]聚焦纹影显示技术在激波风洞的初步应用[J]. 徐翔,谢爱民,吕治国,宋强,黄洁. 实验流体力学. 2009(03)
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