التحقيق التجريبية في هيكل التدفق عبر جناح دلتا عن طريق أساليب التصور تدفق

الهدف العام من هذه التجربة هو مراقبة التدفقات الدوامية غير المستقرة فوق جناح دلتا باستخدام تقنيات التصور والتحقيق في الآلية المسؤولة عن تذبذبات مواقع انهيار الدوامة الأمامية. يمكن أن تساعد هذه الطريقة في الإجابة على الأسئلة الرئيسية لظاهرة التدفق غير المستقر لجناح دلتا الأسطوانة ، مثل تذبذب الحافة الأمامية لموقع انهيار الرأس. الميزة الرئيسية لهذه التقنية هي أنه يمكن توضيح مجال تدفق الدوامة الرائدة على نطاق واسع والبنية التحتية الخلوية الصغيرة الحجم في وقت واحد.

ابدأ بنموذج التجربة. بالنسبة لهذه التجربة ، النموذج عبارة عن جناح دلتا من الألومنيوم يبلغ طوله 280 ملم. خذ النموذج لتركيبه في نفق الرياح ، وهو عبارة عن حلقة مغلقة وسرعة منخفضة.

يحتوي قسم الاختبار على جدران زجاجية للسماح بالوصول البصري للتجربة. هنا ، تم تركيب جناح دلتا بشكل صحيح في نفق الرياح. يمكن أن يضيء ليزران هياكل التدفق ، ليزر مزدوج النبضة 532 نانومتر أثناء قياس سرعة صورة الجسيمات أو ليزر بموجة مستمرة 532 نانومتر أثناء تصور تدفق الدخان.

يوفر هذا التخطيطي معلومات عن الإعداد البصري باستخدام الليزر المستمر. تتحكم العدسة المحدبة في حجم شعاع الليزر. عدسة أسطوانية توسع الشعاع إلى ورقة.

تعكس المرآة ورقة الليزر في نفق الرياح. ارتد نظارات الليزر المناسبة وابدأ بالليزر المستمر. من أجل السلامة ، قلل من نفاذية الحزمة باستخدام مرشح كثافة محايد.

ابدأ بالليزر والفلتر والمرآة فقط في مكانها. اضبط المرآة لإدخال الشعاع في نفق الرياح. تأكد من أن الشعاع يتقاطع مع النموذج عند حوالي 1/4 من طول النموذج خلف مقدمته.

بعد ذلك ، قم بتثبيت العدسة المحدبة والعدسة الأسطوانية. ثم ، في النموذج ، قم بقياس خط الليزر الذي يتقاطع معه للتحقق من سمك ورقة الليزر. اضبط العدسة المحدبة حسب الضرورة.

أوقف التعديلات عند الحصول على السماكة المطلوبة. ضع لوحة مستهدفة معايرة على جناح دلتا مع تزامن سطحها مع لوح الليزر. مع إيقاف تشغيل الليزر ، انتقل لإعداد الكاميرا.

استخدم كاميرا رقمية تجارية لتصور تدفق الدخان وقم بتشغيلها يدويا. ضع الكاميرا للحصول على مجال الرؤية المطلوب وركزها على لوحة هدف المعايرة. عندما تكون الكاميرا جاهزة ، التقط عدة إطارات لأغراض المعايرة.

ثم قم بإزالة لوحة هدف المعايرة. قم بتشغيل نفق الرياح بسرعة منخفضة ، وقم بحقن جزيئات الزيت لتثبيته بشكل موحد. لتصور تدفق الدخان ، قم بتشغيل نفق الرياح بالسرعة المطلوبة.

بعد ذلك ، قم بتشغيل الليزر المستمر بدون مرشح. في الكاميرا ، التقط خمس إلى 10 لقطات لهيكل التدفق. استخدم الصور للتحقق من أن لوح الليزر في المقطع العرضي الطولي لقلب الدوامات الأمامية.

تظهر صورة المثال هذه نواة دوامة واضحة وهياكل أساسية ، مما يشير إلى لوح ليزر في وضع جيد. اضبط إعدادات الكاميرا حسب الحاجة لجودة الصورة ، وسجل الصور والفيديو. عند الانتهاء ، أغلق تدفق الهواء واقترب من النموذج.

هناك ، حدد موضع لوح الليزر كمرجع للقياسات اللاحقة. قم بإنهاء إيقاف تشغيل الليزر ونقل البيانات إلى الكمبيوتر. يتطلب هذا القياس ليزر مختلفا.

استبدل الليزر المستمر بالليزر النبضي. مع تشغيل الليزر ، تحقق من مساره ، وإذا لزم الأمر ، اضبط العدسة المحدبة. تأكد من أن الشعاع يتقاطع مع النموذج على طول الخط الذي يشير إلى موضع الليزر المستمر.

أيضا ، استبدل الكاميرا الرقمية. في مكانها ، استبدل كاميرا CCD عالية السرعة. تحكم في الكاميرا باستخدام المزامن والليزر ثنائي النبض.

الآن ، انتقل إلى النموذج وحدد المنطقة التي يمكن فيها ملاحظة الهياكل. مرة أخرى ، ضع لوحة مستهدفة للمعايرة على الجناح في تلك المنطقة. ركز على لوحة المعايرة والتقط عدة صور.

قم بإزالة لوحة المعايرة قبل المتابعة. ابدأ تشغيل برنامج PIV وقم بتعيين المعلمات. ابدأ تدفق نفق الرياح بالسرعة المطلوبة.

اضبط الليزر على أعلى مستوى للطاقة. استخدم البرنامج لبدء الحصول على البيانات لمدة 100 ثانية. إذا كانت الصور المكتسبة مقبولة ، فاحفظها واستمر في تشغيل حالات أخرى.

هذه صورة معالجة للمقطع العرضي الطولي من تصور تدفق الدخان. يوجد مقياس 10 ملم كمرجع. تكشف الصورة عن قلب الدوامة الأمامية الأساسي ، وطبقة القص المتدحرجة مع الهياكل الأساسية الدوامية ، وانهيار الدوامة ، والاستيقاظ المضطرب.

يوضح هذا الفيديو تذبذبات مواقع انهيار الدوامة الأمامية في المقاطع العرضية للنقل. يشير تحليل مواقع الانهيار المقاسة لكل لحظة إلى تفاعل قوي مضاد للتماثل. هذه نتيجة قياس سرعة صورة الجسيمات بمتوسط زمني تظهر الدوامة عديمة الأبعاد في المقطع العرضي الطولي.

يمكن تحديد قلب الدوامة الأولية من خلال خط الانعطاف للدوامة الموجبة والسلبية ، والتي تتميز بالخط الأسود المنقط. تحيط الخطوط الصلبة بالمناطق ذات قوة الدوران المحلية أقل من الصفر ، مما يشير إلى دوامات طبقة القص. البنية التحتية الإضافية محاطة بخطوط بيضاء منقطة.

هذه النتيجة الدوامة لقياس سرعة صورة الجسيمات في المتوسط الزمني هي في المقطع العرضي الامتداد. ينفصل التدفق عن الحافة الأمامية ، ويشكل طبقة قص ، ويتدحرج في قلب الدوامة على جانبي الجناح. توجد هياكل أساسية دوامية ثابتة داخل طبقات القص.

بمجرد إتقانها ، يمكن القيام بهذه التقنية في ساعة واحدة إذا تم أداؤها بشكل مناسب. بعد مشاهدة هذا الفيديو ، يجب أن يكون لديك فهم جيد لكيفية مراقبة ظاهرة التدفق غير المستقر لجناح دلتا الأسطوانة باستخدام تقنيات تصور التدفق المذكورة أعلاه. لا تنس أن العمل بالليزر يمكن أن يكون خطيرا للغاية ، ويجب دائما اتخاذ الاحتياطات مثل ارتداء نظارات واقية من الليزر أثناء إجراء كل تجربة.