表面染料フロー可視化:超音速流のストリークラインパターンを観察する定性的方法

1. 超音速流のストリークラインの観測
   1. 蛍光色素粉末とミネラルオイルをプラスチックボウルに混ぜます。少量の鉱物油を染料に加え、半粘性の混合物が得られるまで連続的に混合する。混合物は、水切りであってはならない。
   2. 超音速風洞試験室の上に刺し傷を取り付け、所定の位置にロックします。このデモでは、テストセクションに 6 in x 4 のブローダウン超音速風洞があり、動作マッハ数の範囲は 1.5 ~ 4 でした(図 1に示す)。マッハ数は、ブロック設定を調整することで変化します(テストセクションの面積比を変更します)。
   3. 2D ウェッジ モデルをスティング マウントにねじ込み、ウェッジ サーフェスが風洞試験セクションの透明な側壁に向かるようにウェッジの方向を固定します。すべてのモデルを図 2 に示します。
   4. ペイントブラシを使用して、十分な量の色素混合物をモデルに適用します。染料がモデルから滴落しないことを確認します。参考文献3を参照してください。
   5. 目的のフリーストリームマッハ番号のブロック設定を調整します。
   6. 風洞パネルを閉じて固定します。
   7. 風洞を6秒間走ります。
   8. 実行が完了したら、UV ライトをモデルに照らし、色素を照らします。カメラでストリークライン画像をキャプチャします。
   9. モデルの表 1 に示すテスト マトリックスに従って攻撃角度またはマッハ数を調整し、手順 1.4 ~ 1.9 を繰り返します。
   10. 表 1 に示すすべてのモデルについて、手順 1.3 ~ 1.9 を繰り返します。
   11. すべてのモデルがテストされると、風洞をシャットダウンし、セットアップを解体します。

図 1.ブローダウン超音速風洞。

図 2.風洞モデル(左から右)2Dウェッジ、3Dウェッジ、円根、鈍い鼻体、球体、ミサイル。

表 1.テスト マトリックス。

モデル	攻撃角度 (q) またはマッハ番号 (M) 設定
2D 10°ウェッジ	θ = 0、12、-12°
3D 10°ウェッジ	θ = 0、12、-12°
コーン	θ = 0、13、-13°
鈍い鼻ボディ	θ = 0、11、-11°
ミサイル	θ = 0 および 11°
球	M = 2、2.5、および 3

図 3.2Dウェッジに描かれた蛍光色素の代表的な画像。