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1、..ol9,No第9卷第2期空气动力学学报V2.ACun,1991年6月TAAERODYNAMICASINICAJ1991流动显示技术及其在流体力学*研究中的应用崔尔杰洪金森(北京空气动力研究所)。摘要本文概要地介绍流体力学研究中常用的流力显示技术及其发展状况对流沙,。显示在研究表面流态和空间流为特征方面的作用做了简要说明在强调常规流勺显示技术解,,决飞行器设计中气为问题重要性的同时介绍了几种发展中的流勺显示方法及其、,。与现代光学计算机图象处理技术相结合在流体力学实验中的广阔应用前景对当前普、、、
2、,以及大攻角情遍有兴趣的剪切层结构分离流与旋涡激波边界层柑互千扰非定常流,。况下复杂流场特性等流力显示问题也做了一些探讨学实验,,图象处理。关键词流体力流动显示引言“”,了解流动显示是研究基本流动现象流体运动特性并深人探索其物理机制的一、,,,种最直观最有效的手段在流体力学研究中一直受到人们的重视发挥着重要作。,LeonardodaVnei,eynos,ac用历史上i的旋涡构图Rld(1883)的转换实验Mh(,rant,1888)关于激波现象的观察Pl(1904)对于平板边缘剪切层发展过程的研究等
3、。,可以认为是流动显示技术早期发展的重要里程碑其后的几十年间流动显示技术有许,,。多新的进展特别在流体力学实验中的应用有了长足进步,近代流体力学的发展和分离流型在新一代飞行器研制中的应用使人们对于包括分、、,离旋涡激波干扰和非定常效应的复杂流动现象的研究和探索变得更为迫切而流动,显示技术在帮助人们认识和了解这些复杂流动现象方面具有明显的优点起着其它方法,已逐,所无法比拟的重要作用步发展成为人们用以建立新的理论模型发展数值模拟方。法和直接用实验方法解决工程实际间题的重要手段。“在国内和国外都有大量的研
4、究单位和人员在从事这方面的工作第一届国际流动”1977,,如,19881989,显示会议自年召开以来每隔四年一次今已开过三届年和年在北京还分别召开了“”“第一届中日流动显示学术会议和国际流动动态测量及其应用会”。,议这些会议的论文和报告集中地反映了国内外在流动显示技术及其应用方面的研。,仁‘一门。究成果对于流动显示技术及其应用已有许多文章做过详细介绍和评论*。纪念《空气动力学学报》创刊十周年第2期、洪金森:崔尔杰流动显示技术及其在流休力学研究中的应用191、一流动显示方法及其应用,,大,在水洞和风洞
5、实验中长期发展和应用的流动显示技术体上可以分为三类:、即示踪法表面涂料显迹法和光学方。此外,,表1水洞和风洞中的流动显示法法近年来将流场测量以及数值,模拟结果藉助于计算机进行彩色图象显,。“示也有了很大发展前者可以称为流”,“动参数映象后者则一般叫做数值流”,这动显示种将流动参数的离散数据通,,过计算机处理实现流场可视化的方法。对流体力学研究是十分有意义的:表l给出上述各类技术适用的范围1.示踪法,烟迹法是经典的示踪技术最早将此。方法应用于科学实验的是Mach(1896),这种方法在小型低速风洞中应
6、用是非常{〔a’,成功的其关键是要有足够烟量的烟二,“”发生器也有人用其它类烟状物质oe一eaeras、⋯⋯(Smklikmtil)如蒸汽油雾,。oe-等取得很好的效果烟线法(Smkwire)是本世纪五十年代提出来的,六十,。年代中期以后有了较大的发展国内近〔’,‘。〕,这种方法,年来也在多方面有所应用将涂敷发烟物质(如润滑油或其它矿物油)的,电阻丝置于模型上游或要研究的部⋯,,位通电加热后形成烟迹可以有效地显。上述方法在许多机理性研究于于示局部流场,如:中发挥了很大作用三角翼和双三角,,,翼前缘主
7、涡二次涡和尾涡的形成和发展前缘涡结构和破裂点/区的确定配合多次曝光获得旋成体对称和不对称涡的位置〔’‘J,钝物体尾迹旋涡结构仁‘’〕,以及多体千扰〔”〕。,,,等特别值得提出的是文献〔14〕采用烟排管和烟线产生浓密而稳定的烟迹通过锁相频闪图phase一loekedstroboseopiepieture),(研究大攻角下高频振荡翼型诱导的,、。旋涡流动这种方法能够快速检验非定常流动的时间空间和三维特性丝线法除用于表面流动显示外,,用于揭示离体和空也可放置在横跨气流的网格上。,.以,〔’6’间流动特性后
8、人们发展了一种荧光微丝技术用尼龙单丝加色编成直径约005,,、,mm的细丝实践证明这种方法对模型升阻力特性影响是很小的当然要在UV(紫)照射下进。外光行观察192空气动力学学报(1991年)第夕卷〔‘。’,,发射出充满氦氦气饱显示技术主要用于低速流动它用氦气泡枪在模型上游3mm,3,,气不会自行升降的小泡(直径代般约每秒约50个)形成一条白色迹线在模,、。型下游投以照明光束用氦气泡可以观察旋涡转向位置和结构状态,、彩色氦气泡不同颜色的出现是光学干涉的结果受光源波长泡膜
