모델 보컬 폴드 폴립에 의해 유도된 3차원 유동 분리 조사

다음 실험의 전반적인 목표는 모델 성대 폴립에 의해 유도된 3차원 흐름 분리를 조사하는 것입니다. 이는 풍동의 테스트 섹션에 2:1 종횡비로 프로테 반구를 장착하여 폴립 또는 결절과 같은 벽걸이형 돌출부를 모델링함으로써 달성됩니다. 두 번째 단계로, 오일 흐름 시각화 기술이 수행되어 표면 흐름 내의 피부 마찰선과 분리 및 부착 지점을 시각화할 수 있습니다.

다음으로, 벽걸이형 돌출부 주변에서 불안정한 표면 압력 측정값을 얻습니다. 모델 폴립을 둘러싼 벽 압력 하중을 정량화하기 위해 입자 이미지 빌라 대칭 데이터와 함께 결과는 말굽 소용돌이, 발산, 헤어핀 소용돌이 및 모델 성대 폴립을 둘러싼 공간 및 시간적 압력 하중의 존재를 보여주며, 이는 폴립 또는 결절과 같은 병리학적 상태가 있는 환자에서 관찰되는 불규칙한 성대 역학에 기여할 것으로 예상됩니다. 이 방법은 병리학적 성대 장애의 유체 역학에 대한 통찰력을 제공할 수 있습니다.

또한 혈류 및 협착 동맥, 해안 모래 언덕 관리, 2차 흐름, 열교환기 및 풍력 에너지 응용 분야와 같은 다른 시스템에도 적용할 수 있습니다. 일반적으로 이 방법을 처음 사용하는 개인은 특정 테스트 조건에 맞는 올바른 유성 혼합물을 결정하는 데 어려움을 겪을 수 있습니다. 모델 성대 폴립을 만들려면 먼저 3차원 CAD(Computer-Aided Design) 또는 CAD 모델 폴립을 구축합니다.

prolate 반구로, 모델을 테스트 섹션 바닥에 고정하는 데 사용할 모델 성대 폴립의 맨 아래에 사각형 베이스를 추가합니다. 3D CAD 모델을 광조형 또는 STL 파일로 내보냅니다. 모델 폴립의 매끄러운 표면을 보장하기 위해 인치당 최소 600도트의 해상도를 선택합니다.

STL 파일을 적절한 소프트웨어에 업로드하고 고해상도 3D 프린터 또는 래피드 프로토 타이 터를 사용하여 인쇄하십시오. 최소 20마이크로미터의 내장 레이어 해상도를 갖춘 폴립은 이제 풍동에 장착할 준비가 되었습니다. 풍동 테스트 섹션에는 스팬 방향 중심선을 따라 원하는 하류 위치에 위치한 사각형 구멍이 있는 탈착식 바닥 플레이트가 있습니다.

구멍은 모델 성대 폴립을 장착하는 데 사용됩니다. 오일 흐름 테스트를 준비하려면 풍동 테스트 섹션의 내부 표면을 흰색 접착 종이로 덮으십시오. 기포로 인한 주름이나 범프가 없는지 확인하기 위해 접착 용지를 조심스럽게 놓습니다.

테스트 섹션 바닥의 사각형 구멍 위의 접착지에 구멍을 자릅니다. 그런 다음 테스트 섹션에서 탈착식 바닥 플레이트를 교체하십시오. 이제 모델 폴립을 앵커 위치에 삽입합니다.

풍동 테스트 섹션 위에 장착된 고해상도 카메라를 사용하여 테스트를 준비하려면 모델 폴립 및 주변 테스트 섹션 영역을 포함하는 시야각이 되도록 카메라의 초점을 맞춥니다. 이미지 또는 비디오를 획득하도록 카메라를 설정합니다. 베이비 오일, 카피 토너, 파우더 및 등유를 부피에 따라 7:1:2 비율로 결합하여 흐름 시각화 오일 혼합물을 준비합니다.

용기에 베이비 오일과 토너 파우더를 함께 섞고 토너가 완전히 녹을 때까지 몇 초 동안 저어줍니다. 그런 다음 등유를 넣고 섞습니다. 잘 혼합물을 스프레이 병에 옮겨 테스트 섹션 표면에 쉽게 적용 할 수 있습니다.

오일 혼합물을 바르기 전에 테스트 섹션 표면을 물로 청소하고 종이 타월로 말리십시오. 그런 다음 몇 분 동안 자연 건조시킵니다. 오일 혼합물로 채워진 스프레이 병을 사용하여 모델 성대 폴립을 둘러싼 영역에 얇고 균일한 유체 층을 분사합니다.

얇고 균일한 오일 혼합물 층은 적절한 오일을 생산하는 데 중요합니다. 필름 시각화 이미지는 카메라에서 이미지 또는 비디오 획득을 시작합니다. 카메라 획득은 풍동의 전원을 켜기 전에 시작됩니다.

초기의 일시적인 오일 혼합 동작을 캡처하려면 원하는 속도로 흡입 풍동을 켭니다. 오일 혼합물이 테스트 섹션 표면을 따라 흐르기 시작합니다. 오일 혼합물의 흐름이 멈추고 정지 패턴에서 볼 수 있듯이 정상 상태에 도달하거나 원하는 시간이 경과하면 카메라 녹화를 중지하고 풍동의 전원을 꺼서 정압을 추가합니다.

테스트 섹션 바닥 표면을 탭합니다. 모델 폴립의 앵커 위치 중심선에서 시작하여 탈착식 플레이트에 구멍을 뚫어 너비 8포인트 89cm, 하류 22포인트 86cm에 걸친 그리드 패턴을 만듭니다. 그런 다음 원하는 구성으로 모델 폴립을 둘러싼 구멍에 스테인리스강 도표를 장착합니다.

트리뷸레이션은 유연한 튜브를 부착하기 위해 한쪽 끝에 돌출부가 있고 장착을 위해 다른 쪽 끝이 직선입니다. 제대로 장착되면 트리뷸레이션이 테스트 섹션 바닥과 플러시됩니다. 다음으로, 투명하고 유연한 폴리염화비닐 튜브의 짧은 조각을 부착하여 장착된 스테인리스강 표를 스캐닝 압력 변환기 측정 포트에 연결합니다.

스캐닝 압력 변환기에는 16개의 압력 포트가 있습니다. 스캐닝 압력 트랜스듀서를 컴퓨터에 연결하고 스캐닝 압력 트랜스듀서 소프트웨어를 사용하여 수집 매개변수를 구성하여 표면 압력 데이터 수집을 시작합니다. 원하는 데이터 수집 시간 동안 500 헤르츠로 데이터를 수집하도록 수집 소프트웨어를 설정합니다.

그런 다음 흡입 풍동을 원하는 속도로 설정합니다. 이제 압력 측정 수집을 시작합니다. 압력 측정은 원하는 유량 진단 기술과 동시에 획득할 수 있습니다.

예를 들어, PIV 레이저, 도플러 벨라 대칭 및 열선 풍속계가 있습니다. 모델 폴립은 레이놀즈 수 9, 000의 정상 흐름 조건에서 테스트되었습니다. 기본 업스트림 분리 라인은 폴립의 업스트림 어두운 선으로 표시됩니다.

폴립의 후류 근처에는 두 개의 소용돌이 집중 노드가 있으며, 이는 하류 헤어핀 소용돌이의 다리를 형성하는 두 개의 역회전 소용돌이 튜브의 부착 지점입니다. 여기에 표시된 것은 레이놀즈 수가 9, 000인 교차 흐름의 모델 폴립에 대한 오일 흐름 시각화 이미지입니다. 용종의 측면에서 하류로 뻗어 있는 어두운 선은 후류의 외부 한계를 나타내며 물체 뒤의 재순환 소용돌이로 인해 부착 지점까지 수렴합니다.

정상 흐름 조건에 대한 오일 흐름 시각화 결과는 모델 폴립의 상류에서 말굽 와류 시스템의 형성과 폴립의 하류에서 헤어핀 와류의 형성을 확인합니다. 단일 진동 사이클 전반에 걸친 업스트림 및 다운스트림 압력 측정이 여기에 나와 있습니다. 위치 번호 3에 위치한 빨간색 선은 폴립의 바로 하류에 있는 역류 영역에서 가장 낮은 압력 위치를 나타냅니다.

개별 압력 트랜스듀서 값은 사이클 전반에 걸쳐 변경되는 것으로 확인되었으며, 트랜스듀서 위치 간의 압력 차이는 사이클 위치 및 표시된 평균 속도의 함수로 다양했습니다. 다음은 구동 모델 성대와 벽걸이 모델 성대 폴립을 사용한 관련 연구입니다. 유체 흐름의 방향이 화면 밖에 있습니다.

색깔이 있는 화살표는 성대가 열리기 시작할 때의 속도 크기에 대한 벡터 플롯을 보여줍니다. 수렴 채널이 형성되고 유리한 압력 구배가 발생합니다. 흐름은 폴립을 통과하여 정중선을 향합니다.

성문이 최대 너비에 도달하고 평행 구성을 가정함에 따라 두 개의 역회전 흐름 현명 소용돌이가 형성됩니다. 성대가 닫히면 흐름이 용종 주위로 강제되고 전방 후방 정중선에서 멀어집니다.일단 숙달되면 이 기술을 제대로 수행하면 몇 분 안에 완료할 수 있습니다. 이 비디오를 시청한 후에는 피부 마찰선의 고속 및 저속 영역을 식별하고 복잡한 3차원 흐름의 토폴로지 맵을 구성하는 데 사용할 수 있는 오일 흐름 시각화 데이터를 획득하는 방법을 잘 이해하게 될 것입니다.