Tomo-PIV亚跨声速风洞应用探索

发布时间：2022-01-04 06:07

　　层析粒子图像测速技术（Tomographic Particle Image Velocimetry,Tomo-PIV）是将PIV技术和计算机断层诊断技术（CT）相结合的一种瞬时三维流场速度测量技术,能够定量获取流场的三维结构。通过对该技术的研究,实现了其在亚跨超声速风洞的应用,并进行了超临界翼型小肋减阻的试验验证。基于中国航天空气动力技术研究院FD-12亚跨超声速风洞,设计了体光源和相机等硬件设备的布局方案,解决了示踪粒子的均匀播撒问题,测量了Ma=0.6条件下的自由来流流场,并与PIV测试结果进行对比,两者数据吻合较好,验证了Tomo-PIV的测量精度。针对超临界翼型OAT15a,测量了翼型表面分别贴附光滑薄膜和顺流向对称V形小肋薄膜后翼型尾缘后方的三维速度场。对比发现,贴附小肋薄膜后尾缘后方流场的马赫数增大,说明小肋能够减小翼面摩擦阻力,具有一定的减阻效果。 

【文章来源】：实验流体力学. 2020,34(04)北大核心CSCD

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

Tomo-PIV技术原理图

试验在中国航天空气动力技术研究院的FD-12亚跨超声速风洞中进行。FD-12为暂冲式亚跨超声速风洞，试验段截面尺寸1.2m×1.2m，总长3.8m，为外圆内方的双层结构，外层（即驻室）内径为2.8m，内层（即亚跨声速插入箱）进出口尺寸1.2m×1.2m，插入箱的上下壁是可调扩开角的开孔壁，左右壁为实壁。在试验段侧面分别设置有2套透光尺寸为Φ500mm的观察窗，驻室顶部设有一个Φ450mm观察窗。风洞及试验段外形见图2。2.1.2 试验模型

试验模型为超临界翼型OAT15a，整体采用3段式设计，每段长度300 mm，翼型弦长300mm，展弦比为3∶1，整体通过侧窗机构支撑。控制中间段翼型与两侧模型间隙为1.5mm，并使用单侧背胶海绵填充，降低缝隙流动的同时保证没有力的传递。试验所用小肋薄膜通过轮毂热压工艺加工制备，采用PVC薄膜作为基础材料。制备的小肋高h=22μm、肋间距s=27μm，采用对称V型结构，如图4所示。小肋参数计算方法如下，计算得到的无量纲尺寸见表1。其中，s+和h+为小肋无量纲宽度和高度，u*为壁面摩擦速度，τw为壁面摩擦切应力（以翼型弦长为特征长度，按照平板理论公式计算出的摩擦切应力），ν为空气运动黏度，ρ为空气密度。

【参考文献】：
期刊论文
[1]圆柱尾流场的Tomo-PIV测量[J]. 许相辉,蒋甲利,牛中国,宁继鹏,刘捷.  实验流体力学. 2015(05)
[2]层析PIV技术及其合成射流测量[J]. 高琪,王洪平.  中国科学:技术科学. 2013(07)
[3]Tomographic PIV investigation of coherent structures in a turbulent boundary layer flow[J]. Andreas Schrder,Reinhard Geisler.  Acta Mechanica Sinica. 2012(03)
[4]粒子图像测速技术研究进展[J]. 许联锋,陈刚,李建中,邵建斌.  力学进展. 2003(04)



本文编号：3567817