三角翼烟流显示实验

《三角翼烟流显示实验》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、《三角翼烟流显示实验》实验指导书空气动力学与风洞实验室2007年6月3三角翼烟流显示实验一．概述烟流显示分烟管法和烟线法。烟管法是利用油受热蒸发的原理，设计一个烟雾发生器，将烟雾引入风洞进行流动显示。烟线法是在风洞模型的上游横放一根与来流垂直的金属电阻丝线，或在模型特定位置固定金属电阻丝线，试验前在金属电阻丝线上涂上一层油，试验时，通电使金属电阻丝线发热，油受热发烟，形成白色烟雾，随气流向下游流去。该方法是一种三维立体显示复杂流动（如分离流动和旋涡流动）的非常简便有效的手段。其技术特点是可以在风洞中比较方便和迅速地获得模型的空间流态。可以

2、直观的了解流体绕过模型表面发生分离的位置、分离方式和特点以及旋涡的空间演化过程。二．试验设备简介：1）风洞：是产生人工气流的设备，本次实验所用风洞为开口回流式风洞，如下图所示。其主要组成部分为实验段、扩压段、拐角和导流片，稳定段、收缩段以及动力段。实验段截面为椭圆面，其入口长轴为102cm，短轴为76cm，出口处长轴为107cm，短轴为81cm；实验段全长2m；实验段的最大流速为40m/s；紊流度为0.3%；实验段模型安装区内，速压不均匀度¢3%。其上游收缩段的收缩比为8.4。2）D1风洞采用可控硅控制无级调速；配置有尾撑式a—b机构及内

3、式六分量应变天平和外式四分量天平。3）机翼模型：本实验采用后掠角为70°、45°的三角翼模型。翼弦b=0.4米，翼展l=0.29米。三．烟线流动显示的试验原理：烟流显示的烟线技术是利用电阻丝加热的原理，当使一根0.1mm的金属电阻丝表面均匀涂抹上发烟油时，由于油3的表面张力，这些油在电阻丝上会形成一系列小油珠。当电阻丝通电加热时，油滴因受热气化而形成油蒸气，并随气流离开电阻丝后，在常温的气流中又立即凝结成十分细小的油雾滴（该雾滴属于蒸汽冷凝的气溶胶，是直径约为1mm的微小液态粒子）。这些雾微粒跟随气流流动而显示可见的绕流形态，所以烟线显示

4、实质上是以油的雾滴为示踪粒子的流动显示方法。烟线显示试验用的发烟油应以发烟白、浓密、无毒、无腐蚀性且有足够的粘性，通常风洞烟线显示试验选择甘油和石蜡油。这些油的表面张力很大，在1cm长的电阻丝上可凝结成约8个小油珠，加热后将产生8条烟线。三．烟线流动显示的基本方法：烟线技术就是使电阻丝通电受热，使油蒸发产生烟雾，但这种方法产生的烟雾量少、时间短，要想获得理想的流动显示照片（图像）必须掌握好拍摄的时机，并对相机、光源以及发烟装置进行同步控制。发烟用的电阻丝宜采用电阻率大、强度高、韧性好的材料，如铂丝、钨丝及镍铬丝。丝径的选择，按以电阻丝直径

5、d为特征长度的雷诺数<40为准则选取。电阻丝的通电电源为直流电源，且电源电压是可调的，通常调节范围为几十伏～300V。发烟油宜选择粘度大的油品（甘油和石蜡油）。发烟浓度的改变是靠调节烟线两端的电压来获取的，当风洞试验段流场中的风速提高时，为了保证清晰的烟流迹线须提高电阻丝线的发烟量，为此应提高烟线的端电压。实际试验中电压的选取是通过调试来确定的。只要试验段气流中烟流迹线清晰可辨，就可认为电压调节满足要求。用烟线法显示的流动图像需利用照相机或摄像机进行图像记录。但由于烟流迹线在试验过程中延续的时间很短，给照相（或摄像）带来较大困难为此，可设

6、计专门的时间同步控制电路来保证能拍摄到清晰的烟流迹线流谱。另外图像的清晰程度和反差的好坏还取决于光源的安排。烟流显示图像记录对光源的基本要求是应具有足够的均匀照度，以便得到较强的迹线流谱散射光。对于摄像通常使用（1000W～3000W）新闻灯作为连续光源。而单幅摄影课使用高亮度的闪光灯。布置光源时应尽量减少物体背影的反射光，通常拍摄背景应取成黑色。四．试验步骤1）将电阻丝线放置在与三角翼前缘平行的下表面，离前缘稍后的位置上，由于三角翼材质为金属，因此需使用橡胶垫块等绝缘材料固定电阻丝线，避免三角翼与电阻丝线直接接触而发生短路。2）将三角翼

7、模型安装于试验支架上。对机翼调水平。并将机翼的攻角a调整到0°、侧滑角调整为0°。3）将电阻丝线与发烟控制线路连接，并检查线路连接是否安全准确。4）调整拍摄光源位置直至满足拍摄要求。5）试刷发烟油，按风洞运行使用要求开启风洞，风速调节到2～5m/s左右，调试试验中所需电压直至烟流迹线清晰可辨。6）按试验大纲完成模型烟线流动显示试验。五．思考问题33