研究模型声乐折叠聚合物引起的三维流量分离

以下实验的总体目标是研究模型声带息肉诱导的三维流分离。这是通过将纵横比为 2：1 的半球安装到风洞的测试部分来实现的，以模拟壁挂式突起，例如息肉或结节。作为第二步，执行油流可视化技术，该技术能够可视化表面流中的皮肤摩擦线以及分离和附着点。

接下来，在壁挂式突起周围获得非稳态表面压力测量值。为了量化模型息肉周围的壁压力载荷，结果与粒子图像 villas 对称数据相结合，显示存在马蹄形漩涡脱落发夹漩涡以及模型声带息肉周围的空间和时间压力载荷，预计这会导致在患有息肉或结节等病理状况的患者中观察到不规则的声带动力学。这种方法可以深入了解病理性声带障碍的流体动力学。

它还可以应用于其他系统，例如血流和狭窄动脉、沿海沙丘管理、二次流以及热交换器和风能应用。通常，刚接触这种方法的人可能难以确定适合其特定测试条件的正确油基混合物。要创建声带息肉模型，请先构建三维计算机辅助设计或 CAD 模型息肉。

作为长半球，在模型声带息肉的底部添加一个方形底座，用于将模型锚定到测试切片地板上。将 3D CAD 模型导出为立体光固化成型技术或 STL 文件。选择至少每英寸 600 点的分辨率，以确保模型息肉上的表面光滑。

将 STL 文件上传到适当的软件中，并使用高分辨率 3D 打印机或快速原型制作器进行打印。凭借至少 20 微米的构建层分辨率，息肉现在可以安装在风洞中。风洞测试段有一个可拆卸的底板，底板上有一个方孔，位于翼展方向的中心线和所需的下游位置。

该孔用于安装模型声带息肉。为了准备油流测试，请用白色胶纸覆盖风洞测试段的内表面。小心放置胶纸，确保没有因气泡而产生的折痕或凸起。

在测试截面地板的方孔上方的胶纸上切一个孔。然后更换测试部分的可拆卸底板。现在将模型息肉插入锚点位置。

为了准备使用安装在风洞测试部分上方的高分辨率相机进行测试，请聚焦相机，使其视野包括模型息肉和周围的测试部分区域。将相机设置为获取图像或视频。通过将婴儿油复制爽肤水、粉末和煤油以 7 比 1 的体积比例混合来制备流动可视化油混合物。

将婴儿油和爽肤粉混合在一个容器中，搅拌几秒钟，直到爽肤水完全溶解。然后加入煤油并混合。将混合物转移到喷雾瓶中，以便于涂抹到测试切片表面。

在涂抹油混合物之前，用水清洁测试切片表面，然后用纸巾擦干。然后让它风干几分钟。使用装满油混合物的喷雾瓶在模型声带息肉周围的区域喷洒一层薄薄的均匀液体。

薄而均匀的油混合物层对于生产适当的油很重要。胶片可视化图像在相机上启动图像或视频采集。在风洞通电之前开始相机采集。

为了捕获初始瞬态混合油运动，以所需的速度打开吸入风洞。油混合物将开始沿着测试截面表面流动。一旦混合油停止流动并达到稳定状态（如静止模式所示），或者当所需时间过去时，停止摄像机录制并关闭风洞电源以增加静压。

点击测试截面地板表面。从模型息肉锚位置的中线开始，在可拆卸板上钻孔，形成一个跨越 8 个点 89 厘米宽和 22 个点 86 厘米下游的网格图案。然后将不锈钢板以所需的配置安装到模型息肉周围的孔中。

磨合器的一端有一个凸起，用于连接柔性管，另一端是直的，用于安装。正确安装后，磨难与测试截面地板齐平。接下来，连接短条透明柔性聚氯乙烯管，将已安装的不锈钢板连接到扫描压力传感器测量端口。

扫描压力传感器有 16 个压力端口。通过将扫描压力传感器连接到计算机并使用扫描压力传感器软件配置采集参数，开始表面压力数据采集。将采集软件设置为在 500 赫兹的范围内采集数据，以实现所需的数据采集持续时间。

接下来，将吸风隧道设置为所需的速度。现在开始压力测量采集。压力测量值可以与任何所需的流量诊断技术同时获取。

例如，PIV 激光、多普勒 vela 对称性和热线风速测量。模型息肉在稳态流动条件下进行了测试，雷诺数为 9， 000。主要的上游分隔线显示为息肉上游的黑线。

在息肉尾迹附近有两个涡度集中节点，它们是两个反向旋转的涡流管的连接点，这些涡流管形成下游发夹涡旋的腿。此处显示的是雷诺数为 9， 000 的错流模型息肉的油流可视化图像。从息肉侧面向下游延伸的黑线，代表尾流的外部界限，由于物体后面的再循环涡流，会聚到附着点。

稳态流动条件下的油流可视化结果证实了模型息肉上游马蹄形涡流系统的形成，息肉下游的发夹涡的形成。此处显示了整个振荡周期中的上游和下游压力测量值。位于位置 3 的红线表示息肉正下游回流区域中压力最低的位置。

发现各个压力传感器的值在整个循环中发生变化，并且传感器位置之间的压力差随循环位置的函数而变化，因此显示了平均速度。这是使用驱动模型声带和壁挂式模型声带息肉的相关研究。流体流动的方向从筛网流出。

彩色箭头显示了声带开始张开时速度大小的矢量图。形成一个收敛通道，并形成一个有利的压力梯度。血流通过息肉并流向中线。

当声门达到其最大宽度并采用平行配置时，会形成两个反向旋转的流向漩涡。当声带闭合时，血流被迫绕过息肉并远离前后中线一旦掌握，如果作得当，这种技术可以在几分钟内完成。看完这个视频，你应该对如何获取油流可视化数据有一个很好的了解，这些数据可以用来识别皮肤摩擦线的高速和低速区域，以及构建复杂三维流的拓扑图。