Name: 흐름 시각화 방법을 통해 델타 날개를 통해 흐름 구조의 실험 조사 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-04-23T15:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 17 s
Description: 학습하세요 델타 날개 위의 비정상 와류 흐름을 수정된 연기 흐름 시각화 기법으로 관찰하는 방법을. 이 기술은 선행 와류 붕괴 위치의 진동 메커니즘을 연구하는 데 활용됩니다.

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저자 홍콩 연구 보조금 위원회 (아니 감사 하 고 싶습니다. GRF526913), 홍콩 혁신 및 기술 위원회 (아니. ITS/334/15FP), 그리고 미국 사무실의 해군 연구 글로벌 (아니. N00014-16-1-2161) 재정 지원.

1. 바람 터널 설치
<ol><li>델타 날개 모델
	<ol>
<li>스윕 각도 φ 75 °의, 화음 길이 c 280 m m, 루트 범위 b 150 m m, 두께 5 m m의 알루미늄, 델타 날개 모델을 생성 합니다. 모두 최고의 가장자리가 분리 포인트17 를 해결 하기 위해 35 ° 경사진 ( 그림 1a참조).</li>
	</ol></li>
	<li>바람 터널 시설
	<ol>
<li>2.4 m (길이) × 0.6 m (폭) × 0.6 m (높이)는 실험 동안 광 액세스를 허용 하는 유리 벽을 갖추고의 테스트 섹션 폐쇄 루프 저속 풍 동에서 실험을 실시 합니다. 이러한 시설의 난 류 강도 0.4% 미만 이어야 한다. 참고:이 연구에서 우리가 사용 바람 터널 홍콩 폴 리 테크닉 대학에서 위의 특성을 가진. 또한, freestream 속도 U∞ 10.56 m/s, 2.64 m/s에서 배열 했다 번호에 해당 하는 레이놀즈, 다시, 2 × 105, 5 × 104 에서 일반적인 비행 범위 델타 날개의 현 길이에 따라 대 한 한 무인된 공중 차량 (UAV)입니다.</li>
		<li>필요에 따라 경도 단면도, span-wise 크로스 섹션, 그리고 가로 크로스 섹션에서 흐름 구조를 관찰 하기 위해 레이저 시트와 카메라의 3 개의 다른 준비 ( 그림 1b-d 참조)를 사용 합니다. 설치의 회로도 그림 1b에서 표시 됩니다. 참고:이 프로토콜 설치 및 측정 자세히 경도 크로스 섹션에서을 보여 줍니다.</li>
	</ol></li>
	<li>델타 날개를 설치
	<ol>
<li>각도 공격 (AoA), α를 조정 하기 위해 사용 하는 원형 모션 가이드에 있는 고통에 델타 날개 후행 가장자리를 수정 합니다. 윈드 터널 테스트 섹션의 중앙 라인에 원형 가이드의 중심이 이다. 따라서, 델타 날개의 센터 테스트 섹션의 중심에 항상 수 있습니다. Α 을 AoA를 조정 = 34 °.</li>
		<li>신중 하 게 어떤 요 각도 최소화 하 고 각도 측정기와 3 축 레이저 레벨의 수치를 확인 하 여 각도, 롤을 델타 날개 모델을 조정 합니다. 현재 연구에서 이러한 두 각도의 불확실성 보다 0.1 °입니다.</li>
	</ol></li>
	<li>레이저 시트를 설정
	<ol>
<li>PIV 측정 및 연기 흐름 시각화에 대 한 흐름 구조를 밝히는 별도로 두 개의 레이저를 사용 합니다.<ol>
<li>PIV 측정을 위해 사용 하 여 듀얼 펄스 레이저, 532의 파장으로 nm와 600 엠 제이 (조정 가능한) 각 펄스의 최대 에너지. 트랜지스터-트랜지스터 논리 (TTL) 신호 ( 그림 1b참조)와 함께 동기화와 함께 그것을 제어 합니다.</li>
			<li>연기 흐름 시각화에 대 한 사용 하 여 지속적인 레이저 532의 파장으로 nm와 W. 1의 힘 이 연속 레이저 독립적으로 작동합니다. 셋업 설치 중 10% 투과율을 가진 중립 밀도 필터를 사용 하 여 안전에 대 한 레이저 광선을 필터링 할.</li>
		</ol>
</li>
		<li>적절 한 레이저 고글을 착용.</li>
		<li>바람 터널 레이저를 반사 거울을 조정 합니다. 레이저 광 축과 거울 사이의 각도 <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/57244/57244eq1.jpg"> </img>, 레이저 빔 델타 날개 표면에 수직 하 게. 레이저 빔 x위치 주변 인지 확인 /c ≅ 0.25, 시야 (FOV)의 중심 될 나중에 것입니다.</li>
		<li>그림 1b와 같이 레이저 시트를 (처음에 연속 레이저)와 레이저 광학을 설치 합니다. 볼록 렌즈는 레이저 빔 크기 (또한 시트 두께)를 제어 하는 데 사용 됩니다. 원통형 렌즈 레이저 시트에 레이저 광선을 확장합니다. 참고: 현재 연구에서 원통형 렌즈의 초점 거리는 700 m m, 그리고 원통 모양 렌즈의 직경은 12 m m.</li>
		<li>모델에 레이저 라인을 측정 하 여 레이저 시트 두께 확인 합니다. 레이저 시트 두께 적합 하지 않으면 볼록 렌즈의 위치를 조정 (여기, 약 100 m m의 테스트 섹션에서 레이저 시트의 효과적인 폭 약 1 밀리미터). Note 레이저 시트의 두께 1) 레이저 시트와 2) 스냅샷 PIV 측정에서의 쌍 사이 시간 간격을 정상적인 방향으로 속도 구성에 따라 달라 집니다.</li>
		<li>델타 날개의 레이저 시트를 일치 그것의 표면에 교정 대상 접시를 넣어. 현재 연구에서 FOV는 바람 터널 좌표에 직교 하기 때문에이 단계는 필수적입니다.</li>
	</ol></li>
	<li>카메라 설치
	<ol>
<li>카메라를 설정할 때 레이저를 해제 하십시오. 레이저, 것과 같이이 실험의 각 별도 부분에 대 한 두 개의 카메라를 사용:<ol>
<li>PIV 측정을 위해 2048 × 2048 픽셀의 해상도와 고속 CCD 카메라를 사용 합니다. 이 카메라는 동기화 및 듀얼 펄스에 의해 제어 됩니다 ( 그림 1b참조) 레이저. 이 카메라의 데이터는 컴퓨터에 직접 전달 될 것입니다.</li>
			<li>연기 흐름 시각화에 대 한 50 Hz 비디오 녹화 해상도 720 × 1280 픽셀의 4000 × 6000 픽셀의 스냅숏 해상도와 상용 디지털 카메라를 사용 하 여 연기 흐름 시각화 하는 동안. 그것은 수동으로 운영 될 것입니다.</li>
		</ol>
</li>
		<li>카메라의 위치 (디지털 카메라, 처음에 상업) 원하는 시야를 이동 합니다. 교정 대상에 초점을 카메라 렌즈를 조정 합니다. 전체 필드에 초점을 맞추고 있는지 확인 합니다. 그렇지 않은 경우에 카메라의 좌표 교정 대상 접시에 직각이 되지 않을 수 있습니다. 따라서, 조정 카메라의 위치를 신중 하 게18.</li>
		<li>카메라는 잘 설정 후 여러 프레임을 가져가 라. 나중에, 이러한 프레임 교정 대상 플레이트의 실제 크기와 프레임 픽셀 사이의 배율 인수를 보정 하 고 xyz 좌표 참조 위치를 식별 하에 사용 됩니다. 그런 다음, 교정 대상 플레이트를 제거 합니다.</li>
	</ol></li>
	<li>(예를 들어, 3 m/s) 낮은 속도로 바람 터널 켜고 바람 터널에 오일 입자를 주입. 2.5 바에서에 어로 졸 발생기의 압력을 설정 하 고 30에 대 한 운영 사전 시드 흐름 시각화 방법에 대 한 s. 이 후, 전체 바람 터널을 약 1 µ m의 정상 직경에 오일 입자와 균일 하 게 시드할 수 것입니다. 참고: 현재 연구 바람 터널에서 예상된 오일 입자 밀도 농도 약 <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/57244/57244eq2.jpg"> 연기 흐름 시각화; 따라서, 바람 터널에서 전반적인 흐름 밀도 변화는 <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/57244/57244eq3.jpg"> </img>.</li>
	<li>PIV 소프트웨어 설치
	<ol>
<li>PIV 소프트웨어 PIV 시스템 제어 (재료의 표 참조). 이 소프트웨어는 그림 1b와 같이 레이저와 카메라에 TTL 신호를 보내도록 동기화를 명령 수 있습니다.</li>
		<li>5 Hz, 500의 총 샘플링 수에 샘플링 주파수를 설정 합니다. PIV 프레임 사이 시간 간격은입니다 80 µs. 참고 시간 간격 FOV와 흐름의 크기에 따라 달라 집니다. 50-75% 중복에 대 한 두 개의 프레임에서 심문 분야는 다는 것을 확인 하십시오.</li>
	</ol></li>
</ol>2. 실험 실행
<ol><li>
향상 된 연기 흐름 시각화
	<ol>
<li>원하는 freestream 속도로 바람 터널 설정 (U = 2.64 m/s). 10 분 freestream 속도 안정화를 위해 그것을 실행 합니다. Re = 50000, freestream 속도 U = 2.64 m/s.</li>
		<li>연속 레이저를 켭니다. 디지털 카메라를 사용 하 여 흐름 구조의 5-10 스냅샷을 캡처.</li>
		<li>레프 코어의 경도 단면도에 레이저 시트 인지 확인 하십시오 ( 그림 3에 표시 된 일반적인 구조를 참조). 그렇다면, 나중 PIV 측정;에 대 한 참조로 서 델타 날개 모델에이 위치를 표시 그렇지 않으면, 광학 렌즈를 조정 하 여 레이저 시트의 위치를 변경 하 고 재설정 단계 1.4.6-1.5.3 교정.</li>
		<li>그 이미지를 검토 하 고 초점과 밝기를 확인 합니다. 이미지 품질 만족 하지 않으면 렌즈 또는 ISO 설정의 조리개를 조정 합니다.</li>
		<li>더 많은 스냅샷 (일반적으로 약 20) 및 비디오 (약 40 s) 적절 한 설치와. 레이저를 끄고 컴퓨터에 데이터를 전송.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
PIV 측정
	<ol>
<li>2.1.3 단계와 단계 2.1.5에서에서 스냅샷의 결과에서 알려진 참조 위치에 따라, 흥미로운 지역 선택 (x/c≈ 0.3) 회전력 콘텐츠의 볼 수 있습니다 FOV로. 연속 레이저와 듀얼 펄스 레이저와 디지털 카메라 및 CCD 카메라 PIV 측정에 대 한 교체 합니다.</li>
		<li>단계 1.4.6-PIV 측정에 대 한 교정 기록 1.5.3 반복 합니다.</li>
		<li>U 원하는 freestream 속도로 바람 터널 설정 = 2.64 m/s freestream 속도 안정 되도록 10 분 동안 그것을 실행.</li>
		<li>듀얼 펄스 레이저는 가장 높은 전력 레벨을 조정 하 고 대기. 100에 대 한 데이터 수집을 시작 하는 소프트웨어를 사용 하 여 s. 데이터 기록 완료 되 면, 레이저 머리를 해제 합니다.</li>
		<li>소프트웨어에서 수집 된 이미지를 검토 하 고 레이저 시트 배포, 입자 밀도 (일반적으로 6-10 입자 각 원하는 심문 지역), 초점, 및 이중 프레임 (심문의 25-50% 사이 입자 변위 지역)입니다.</li>
		<li>2.2.5 단계에서 설명한 대로 이미지의 품질은 만족 하는 경우., PC의 하드 디스크에 데이터를 저장 하 고 다른 경우 위의 단계를 반복 하 여 실행. 그렇지 않으면, 1.7-2.2 단계를 반복 하 고 신중 하 게 설치를 조정 합니다.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3입니다. 데이터 처리
<ol><li>
향상 된 연기 시각화 참고: 다음 단계, 3.1.1-3.1.4, MATLAB 코드를 통해 자동으로 수행 됩니다 ( 추가 코딩 파일참조).<ol>
<li>비디오 프레임의 시퀀스로 변환. 회색 음영으로 RGB 형식에서 프레임을 변환 합니다. 델타 날개 표면 수평 수 있도록 프레임을 회전 합니다. 나중에 처리 (그림 2a)에 대 한 관심의 영역을 선택 합니다.</li>
		<li>흐름 구조를 강조 하기 위해 명암과 밝기를 조정 합니다. 이진 이미지 (그림 2b)에 회색 이미지를 변환 하는 적응형 임계값을 적용 합니다.</li>
		<li>각 열에 있는 이진 값을 추가 하 고 합계 갑자기 변경 되는 위치를 찾습니다. 이 위치는 소용돌이 고장 위치 (그림 2c).</li>
		<li>와 동 고장 위치 및 그들의 대응 시간을 기록 합니다. 따라서 고장 진동의 시간 역사 얻을 수 있습니다.</li>
		<li>(단계 1.5.3에서에서 교정 대상 플레이트 이미지에서 측정 되는) 픽셀 실제 크기 배율 인수를 사용 하 여 픽셀 실제 크기의 시간 역사를 변환 하 고 참조 위치를 식별 하. 시간 역사 분석 진동의 플롯.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
PIV 측정
	<ol>
<li>PIV 소프트웨어를 실행 합니다. 단계 2.2.2에서에서 획득 하는 이미지를 사용 하 여 배율 계수와 좌표 참조 위치를 설정. 전 입자를 줄일 소음18이미지 처리 라이브러리를 통해 수집 된 데이터를 처리 합니다.</li>
		<li>적응형 심문 지역 메서드를 사용 하 여 32 × 32 픽셀의 최소 눈금 크기와 50%의 최소 중복. 이미지 영역을 선택 하 고 적응 간 상관 관계에 대 한 3 x 3 벡터 유효성 검사를 설정 합니다.</li>
		<li>결과 속도 벡터 필드, 블루 벡터는 올바른 벡터에서 녹색 것 들은 대체 벡터 되며 붉은 색은 나쁜 벡터.</li>
		<li>3 x 3 이동 하는 그것의 이웃에서 벡터를 비교 하 여 로컬 속도 추정 하는 평균 유효성 검사 메서드를 적용 합니다. 그들의 이웃의 평균 그들의 이웃에서 너무 많이 일탈 하는 벡터를 교체 합니다.</li>
		<li>흐름 특성에 시간 역사, 예를 들어, 시간 평균 속도, 표준 편차, 크로스-속도 구성 요소 간의 상관 관계를 속도 지도에서 벡터 통계를 계산 합니다. 흐름 필드, 예를 들면, 전단, 전단 응력, 그리고 소용돌이 치는 힘의 내부 기능을 보여 주기 위해 벡터 지도에서 스칼라 파생 상품을 계산 합니다.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

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</ol>

저자는 공개 없다.

이 문서 두 가지 흐름 시각화 방법, 향상 된 연기 흐름 시각화 및 PIV 측정, 질적 및 양적 흐름 구조 델타 날개를 통해 조사를 선물 한다. 실험의 일반적인 절차는 단계적으로 설명 되어 있습니다. 포함 된 장치는 다른 하는 동안 이러한 두 가지 방법의 설정은 거의 동일 합니다. 이러한 두 흐름 시각화 방법의 기본 원리는 레이저 시트를 통해 흐름에 입자를 밝히는 것입니다. 향상 된 연기 흐름 시각화는 알 수 없는 흐름 구조에 대 한 개요를 얻기 위해 도움이 되는 동시에 글로벌 흐름 구조 및 작은 현지 구조를 얻을 수 있습니다. 양적 PIV 분석 재미 있는 흐름 필드의 자세한 벡터 지도를 제공합니다. 따라서, 이러한 흐름 시각화 방법 결합 연구 효율성을 크게 개선할 수 있습니다.
일반 연기 와이어 흐름 시각화와 비교, 여기 설명 연기 흐름 시각화 방법 오히려 효율적으로 실시. 입자는 균일 하 게 배포 하 고, 때문에 작은 흐름 구조는 쉽게 식별 됩니다. 복잡 한 3 차원 흐름에서...

흐름 시각화 기술을 통해 필드 측정은 유체 공학에 기본 방법입니다. 다른 시각화 기법, 중 풍 동 실험에 연기 와이어 흐름 시각화 및 물 터널 실험에서 염료 시각화에 질적 흐름 구조를 설명 하기 위해 가장 널리 사용 되는. PIV 및 레이저 도플러 anemometry (LDA)는 두 개의 전형적인 양적 기법1.
연기 와이어 흐름 시각화, 연기 streaklines 난방 철사에 기름 방울에서 생성 또는 실험 중 외부 연기 발전기/컨테이너에서 주입. 고 전력 빛 또는 레이저 시트 연기 streaklines 조명 하는 데 사용 됩니다. 이미지는 다음 추가 분석을 위해 기록 됩니다. 이것은 간단 하지만 매우 유용한 흐름 시각화 방법2입니다. 그러나,이 방법의 효과 짧은 기간의 연기 전선, 복잡 한 3 차원 흐름 필드, 흐름의 상대적으로 높은 속도 연기 세대3의 효율성 등 다양 한 요인에 의해 제한 될 수 있습니다.
PIV 측정, 개입 입자 흐름 필드의 횡단면 레이저 시트에 의해 조명 하 고이 단면에 인스턴트 위치 입자의 고속 카메라에 의해 캡처됩니다. 매우 작은 시간 간격 내에서 이미지의 한 쌍이 기록 됩니다. 심문 분야의 그리드로 이미지를 분할 하 고 교차 상관 기능을 통해 심문 지역에서 입자의 평균 동작을 계산,이 관찰 된 횡단면에 순간 속도 벡터 지도 얻을 수 있습니다. 그러나, 그것은 또한 알려져 타협 관찰 창, 속도 지도, 비행기, 이미지, 직교 속도의 쌍 사이 시간 간격에에서 속도 크기의 해상도의 크기를 포함 하 여 요인에 대 한에 도달 해야 크기, 그리고 입자 조밀도4 따라서, 많은 탐구 실험 실험 설정을 최적화 하기 위해 필요할 수 있습니다. 그것은 비싸고 PIV 측정 혼자5,6필드를 알 수 없는 복잡 한 흐름을 조사 하는 시간이 걸리는 것입니다. 위의 문제를 고려 하면 연기 흐름 시각화 및 PIV 측정을 결합 하는 전략은 제안 하 고 슬림 델타 날개를 통해 복잡 한 흐름을 공부 여기 설명.
델타 날개에 레프 흐름의 수많은 연구 실시7,8, 흐름 시각화 기술 기본 도구로 사용 되었다. 많은 흥미로운 흐름 현상 관찰 되었습니다: 나선형 유형 및 거품 소용돌이 고장9,10입력, 불안정 전단 레이어 구조11,12, 레프 고장 위치13의 진동 , 그리고 피칭과 요의 효과 흐름 구조에14,,1516 각도. 그러나, 델타 날개 흐름에 일부 불안정 현상의 근본적인 메커니즘 불분명7남아 있다. 이 작품에서 연기 흐름 시각화 연기 와이어 대신 PIV 측정에 사용 되는 동일한 시드 입자를 사용 하 여 향상 됩니다. 이 개선 크게 시각화 작업을 단순화 하 고 이미지의 품질을 증가 한다. 향상 된 연기 흐름 시각화에서 결과에 따라, PIV 측정 양적 정보를 얻으려고 관심의 흐름 필드에 초점을 맞추고.
여기, 자세한 설명은 바람 터널에서 흐름 시각화 실험을 실시 하 고 델타 날개 위에 정한 흐름 현상을 조사 하는 방법을 설명 하도록 제공 됩니다. 두 가지 시각화 방법, 향상 된 연기 흐름 시각화 및 PIV 측정이 실험에서 함께 사용 됩니다. 절차는 장치 설치 및 매개 변수 조정에 대 한 단계별 지침을 포함합니다. 일반적인 결과 공간 및 일시적으로 복잡 한 흐름 필드 측정을 위한이 두 가지 방법의 장점을 보여 시연 했다.

<table><tbody><tr><td>532 nm Nd:YAG 레이저</td><td>콴텔 레이저</td><td>에버그린 600mJ</td><td></td></tr><tr><td>고속 카메라</td><td>Dantec Dynamic</td><td>HiSense 4M</td><td></td></tr><tr><td>카메라 렌즈</td><td>Tamron</td><td>SP AF180mm F/3.5 Di</td><td></td></tr><tr><td>PIV 기록 및 처리 소프트웨어</td><td>Dantec Dynamic</td><td>DynamicStudio</td><td></td></tr><tr><td>원통형 렌즈</td><td>Newport</td><td></td><td>&Phi;=12mm</td></tr><tr><td>볼록 렌즈</td><td>Newport</td><td></td><td>f = 700mm</td></tr><tr><td>중립 밀도 필터</td><td>Newport</td><td></td><td></td></tr><tr><td>교정 대상</td><td></td><td></td><td>맞춤형</td></tr><tr><td>에어로졸 발생기</td><td>TSI</td><td>TSI 9307-6</td><td></td></tr><tr><td>펄스 발생기</td><td>Berkeley Nucleonics Corp</td><td>BNC 575</td><td></td></tr><tr><td>연속 레이저</td><td></td><td>APGL-FN-532-1W</td><td></td></tr><tr><td>디지털 카메라</td><td>니콘</td><td>니콘 D5200</td><td></td></tr><tr><td>이미지 처리</td><td>Matlab</td><td></td><td>사용자 정의 코드</td></tr><tr><td>풍동 지원</td><td></td><td></td><td>맞춤형</td></tr><tr><td>레이저 레벨</td><td>BOSCH</td><td>GLL3-15X</td><td></td></tr><tr><td>각도 측정기</td><td>BOSCH</td><td>GAM220</td><td></td></tr></tbody></table>

흐름 시각화 방법을 통해 델타 날개를 통해 흐름 구조의 실험 조사

Experimental Investigation of the Flow Structure over a Delta Wing Via Flow Visualization Methods

그것은 잘 알려진 델타 날개를 통해 흐름 필드 카운터 회전 첨단 vortices (레프)의 한 쌍에 의해 지배 된다. 그러나, 그들의 메커니즘은 잘 이해 되지. 흐름 시각화 기술 공간 및 일시적으로 복잡 한 흐름 필드를 설명 하는 유망한 아닌-관입 방법입니다. 고성능 레이저와 광학 렌즈 레이저 시트, 카메라, 추적 입자 생성기 및 데이터 프로세서를 생성 하는 기본적인 흐름 시각화 설치에 의하여 이루어져 있다. 바람 터널 설치, 장치,의 사양 및 해당 매개 변수 설정을 얻을 수 흐름 기능에 따라 달라 집니다.
일반 연기 와이어 흐름 시각화 연기 와이어를 사용 하 여 흐름 streaklines를 보여 줍니다. 그러나, 그것은 복잡 한 흐름 분야에서 실시 하는 경우이 방법의 성능 빈약한 공간적 해상도 의해 제한 됩니다. 따라서, 향상 된 연기 흐름 시각화 기술 개발 되었습니다. 이 기술을 보여 줍니다 대규모 글로벌 레프 흐름 필드와 소규모 전단 레이어 흐름 구조는 동시에 상세한 입자 나중 이미지 velocimetry (PIV) 측정에 대 한 귀중 한 참조를 제공.
이 논문에서는, 델타 날개 위에 정한 흐름 현상을 공부 하는 향상 된 연기 흐름 시각화 및 PIV 측정의 응용 프로그램 시연입니다. 절차 및 실험 수행을 위한 주의 바람 터널 설치, 데이터 수집 및 데이터 처리를 포함 하 여 표시 됩니다. 대표 결과 이러한 두 흐름 시각화 방법 3 차원 흐름 필드 질적 및 양적 조사에 대 한 효과적인 기법을 보여준다.

그림 2d 레프 고장 위치의 시간 기록을 보여줍니다. 블랙 곡선 좌측 레프 나타내고 빨간색 곡선 레프 우 현을 나타냅니다. 시간 규모는 자유 흐름 속도 및 줄 길이 의해 nondimensionalized. 이 두 사이의 상관 계수 시간 역사는 r = −0.53, 레프 고장 위치 진동의 강한 반대로 대칭 상호 작용을 나타내는. 이 결과13,,1920타인의 작품으로 잘 동의합니다.
그림 3 α 에서 경도 횡단면 레프 흐름 구조에서는 34 °와 다시 ...

여기, 우리는 프로토콜 수정된 연기 흐름 시각화 기술을 사용 하 여 델타 날개에 불안정 회전력 흐름을 관찰 하 고 조사 메커니즘 앞 가장자리와 동 고장 위치의 진동에 대 한 책임을 제시.

It is well known that the flow field over a delta wing is dominated by a pair of counter rotating leading edge vortices (LEV). However, their mechanism is ...

이 실험의 전반적인 목표는 시각화 기술을 사용하여 델타 날개 위의 불안정한 소용돌이 흐름을 관찰하고 앞 가장자리 소용돌이 파괴 위치의 진동을 담당하는 메커니즘을 조사하는 것입니다. 이 방법은 꼭짓점 파괴 위치의 앞 가장자리의 진동과 같은 실린더 델타 날개의 불안정한 흐름 현상에 대한 주요 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이 기술의 주요 장점은 대규모 글로벌 선행 가장자리 와류 유동 필드와 소규모 세포 하부 구조를 동시에 설명할 수 있다는 것입니다.실험을 위한 모델부터 시작합니다. 이 실험에서 모델은 길이가 280mm인 알루미늄 델타 날개입니다. 모델을 폐쇄 루프 및 저속 풍동에 장착합니다.테스트 섹션에는 실험에 대한 광학 접근을 허용하는 유리 벽이 있습니다. 여기에서 델타 윙은 풍동에 제대로 장착되었습니다. 두 개의 레이저, 즉 입자 이미지 속도 측정 중 이중 펄스 532 나노미터 레이저 또는 연기 흐름 시각화 중 연속파 532 나노미터 레이저로 흐름 구조를 비출 수 있습니다.이 회로도는 연속 레이저를 사용한 광학 설정에 대한 정보를 제공합니다. 볼록 렌즈는 레이저 빔 크기를 제어합니다. cylindrical lens는 beam을 sheet로 확장합니다.거울은 레이저 시트를 풍동으로 반사합니다. 적절한 레이저 고글을 착용하고 연속 레이저부터 시작하십시오. 안전을 위해 neutral density filter로 빔 투과율을 줄이십시오.레이저, 필터 및 거울만 제자리에 놓고 시작합니다. 거울을 조정하여 빔을 풍동에 도입합니다. 빔이 전면 뒤의 모델 길이의 약 1/4에서 모델과 교차하는지 확인합니다.다음으로 볼록 렌즈와 원통형 렌즈를 설치합니다. 그런 다음 모델에서 교차하는 레이저 라인을 측정하여 레이저 시트 두께를 확인합니다. 필요에 따라 볼록 렌즈를 조정합니다.원하는 두께가 얻어지면 조정을 중지합니다. 레이저 시트와 일치하는 표면이 있는 델타 날개에 보정 대상 플레이트를 놓습니다. 레이저를 끈 상태에서 카메라 설정으로 이동합니다.연기 흐름 시각화를 위해 상용 디지털 카메라를 사용하고 수동으로 조작하십시오. 원하는 시야를 얻기 위해 카메라를 배치합니다. 카메라가 준비되면 보정을 위해 여러 프레임을 촬영합니다.그런 다음 보정 대상 플레이트를 제거합니다. 풍동을 저속으로 켜고 기름 입자를 주입하여 균일하게 안착시킵니다. 연기 흐름을 시각화하려면 원하는 속도로 풍동을 켭니다.다음으로 필터 없이 연속 레이저를 켭니다. 카메라에서 흐름 구조의 스냅샷을 5개에서 10개까지 캡처합니다. 이미지를 사용하여 레이저 시트가 앞 가장자리 와류 코어의 세로 단면에 있는지 확인하십시오.이 예시 이미지는 명확한 와류 코어와 하부 구조를 보여주며, 이는 잘 배치된 레이저 시트를 나타냅니다. 이미지 품질에 필요한 대로 카메라 설정을 조정하고 이미지와 비디오를 녹화합니다. 완료되면 공기 흐름을 차단하고 모델에 접근합니다.거기에서 레이저 시트의 위치를 나중에 측정하기 위한 참조로 표시하십시오. 레이저를 끄고 데이터를 컴퓨터로 전송하여 마무리합니다. 이 측정에는 다른 레이저가 필요합니다.연속 레이저를 펄스 레이저로 교체하십시오. 레이저를 켠 상태에서 경로를 확인하고 필요한 경우 볼록 렌즈를 조정합니다. 빔이 연속 레이저의 위치를 표시하는 선을 따라 모델과 교차하는지 확인합니다.또한 디지털 카메라를 교체하십시오. 그 자리에 고속 CCD 카메라로 대체하십시오. 싱크로나이저와 듀얼 펄스 레이저로 카메라를 제어합니다.이제 모델로 이동하여 구조를 관찰할 수 있는 영역을 식별합니다. 다시 한 번, 해당 영역의 날개에 교정 대상 플레이트를 놓습니다. 캘리브레이션 플레이트에 초점을 맞추고 여러 장의 사진을 찍습니다.계속하기 전에 교정 플레이트를 제거하십시오. PIV 소프트웨어를 시작하고 매개변수를 설정합니다. 원하는 속도로 풍동 흐름을 시작합니다.레이저를 최대 출력 수준으로 조정하십시오. 소프트웨어를 사용하여 100초 동안 데이터 수집을 시작합니다. 획득한 이미지가 허용 가능한 경우 저장하고 다른 사례를 실행하여 계속합니다.이것은 연기 흐름 시각화에서 세로 횡단면의 처리된 이미지입니다. 참고로 10mm 눈금이 있습니다. 이 이미지는 1차 리딩 엣지 와류 코어(leading edge vortex core), 와류 하부 구조가 있는 롤링 업 전단층(rolling-up shear layer), 와류 파괴(vortex breakdown) 및 난류 후류(turbulent wake)를 보여줍니다.이 비디오는 전송의 단면에서 앞쪽 가장자리 와류 파괴 위치의 진동을 보여줍니다. 각 순간에 대해 측정된 파괴 위치를 분석하면 강력한 반대칭 상호 작용이 나타납니다. 이것은 세로 단면에서 무차원 소용돌이를 보여주는 시간 평균 입자 이미지 속도 측정 결과입니다.1차 와류 코어는 검은색 점선으로 표시된 양의 소용돌이와 음의 소용돌이의 변곡선으로 식별할 수 있습니다. 실선은 국부 소용돌이 강도가 0보다 낮은 영역을 둘러싸고 있으며, 이는 전단층 소용돌이를 나타냅니다. 추가 하부 구조는 흰색 점선으로 둘러싸여 있습니다.이 시간 평균 입자 이미지 속도 측정 와류도 결과는 스팬 별 단면에 있습니다. 흐름은 앞쪽 가장자리에서 분리되어 전단층을 형성하고 날개 양쪽의 와류 코어로 굴러 들어갑니다. 전단층 내부에는 고정된 소용돌이 하부 구조가 있습니다.일단 숙달되면이 기술은 적절하게 수행되면 1 시간 안에 완료 할 수 있습니다. 이 비디오를 시청한 후에는 위에서 언급한 흐름 시각화 기술을 사용하여 실린더 델타 날개의 불안정한 흐름 현상을 관찰하는 방법을 잘 이해하게 될 것입니다. 레이저로 작업하는 것은 매우 위험할 수 있으며 각 실험을 수행하는 동안 항상 레이저 보호 고글 착용과 같은 예방 조치를 취해야 한다는 것을 잊지 마십시오.

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Research

연구

JoVE Journal

Engineering

공학

Flow Visualization Methods를 통한 Delta Wing의 유동 구조에 대한 실험적 조사

보컬 폴립은 보컬 접이식 역학을 방해할 수 있으므로 환자의 의사 소통 능력에 치명적인 결과를 초래할 수 있습니다. 벽걸이 모델 용형에 의해 유도된 3차원 유동 분리및 벽 압력 하중에 미치는 영향은 입자 영상 속도측정, 피부 마찰 선 시각화 및 벽 압력 측정을 사용하여 검사됩니다.

모델 보컬 폴드 폴립에 의해 유도된 3차원 유동 분리 조사

협착된 동맥 곡률에 있는 스텐트 임플란트는 스텐트의 완전한 횡방향 파괴 및 골절된 부분의 선형 변위를 포함하는 "유형 IV" 실패가 발생하기 쉽습니다. 우리는 임상적으로 관련된 "유형 IV" 스텐트 실패의 하류에 있는 곡선 동맥 모델에서 2차 흐름(와류) 구조를 감지하기 위한 프로토콜을 제시합니다.

180 ° 곡선 동맥 테스트 섹션에서 모델 유형 IV 스텐트 실패의 다운 스트림 보조 흐름 구조의 실험 조사

여기에 설명 된 기술을 동시에 입자 운동학 및 낮은 입자 농도와 흐름에 난 기류를 측정 하는 저렴 한 가격과 상대적으로 간단한 방법을 제공 합니다. 기류 입자 이미지 velocimetry (PIV)을 사용 하 여 측정 되 고 입자 운동학 겹치는 분야-중-보기에서 고속 카메라로 얻은 이미지에서 계산 됩니다.

난 류와 흐름 이미징 기술을 사용 하 여 입자 운동학의 동시 측정

유체 흐름의 범위에 대한 양적 입체 (3D) 영상을 수행하기위한 기법 제공됩니다. 라이트 필드 영상의 영역에서 개념을 사용하여, 우리는 이미지의 배열에서 3D 볼륨을 재구성. 우리 3D 결과는 속도 필드와 다중 상 기포 크기 분포를 포함하는 광범위한 걸쳐.

멀티 카메라 라이트 필드 영상을 통해 3D 흐름 필드를 결정하는

이 비디오에서 우리는 먼저 표면 탄성파 (SAW) 음향 역류 장치의 제조 및 운영 절차에 대해 설명합니다. 우리는 그 SAW 장치를 펌핑 내 성적 유동 가시화하고 복잡한 흐름의 정량 분석​​ 모두 허용 실험 설정을 보여줍니다.

표면 음향 파 중심의 어쿠스틱 역류 미세 유체의 제조, 운영 및 유동 가시화

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흐름 시각화 방법을 통해 델타 날개를 통해 흐름 구조의 실험 조사

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