Здесь мы представляем протокола соблюдать нестационарных вихревые потоки над треугольного крыла, используя технику визуализации изменение потока дыма и расследование механизма, ответственного за колебания мест пробоя передовые вихря.
Методическая статья
Здесь мы представляем протокола соблюдать нестационарных вихревые потоки над треугольного крыла, используя технику визуализации изменение потока дыма и расследование механизма, ответственного за колебания мест пробоя передовые вихря.
Хорошо известно, что поле потока над треугольного крыла преобладают пара счетчика, вращающейся передовые вихрей (Лев). Однако не вполне понятно их механизм. Техника визуализации потока является перспективным неинтрузивный метод для иллюстрации области сложного потока пространственно и височно. Основной поток визуализации установки состоит из мощные лазерные и оптические линзы для генерации лазерного лист, фотоаппарат, генератор частиц трассирующими и данных процессора. Аэродинамической установки, спецификации участвующих устройств и соответствующих параметров зависит от особенностей потока, которые могут быть получены.
Банковский дым поток визуализации использует дым провод для демонстрации векторная потока. Однако производительность этого метода ограничено бедных пространственного разрешения когда она проводится в поле сложного потока. Таким образом был разработан метод визуализации улучшению потока дыма. Эта техника иллюстрирует крупномасштабных глобальное поле потока Лев и структуру потока слой мелких сдвига в то же время, предоставляя ценные ссылки для измерения Велосиметрия (PIV) изображения позже подробные частиц.
В этой статье применение улучшение дым поток визуализации и PIV измерения для изучения явления нестационарных потока над треугольного крыла продемонстрировал. Указаны процедуры и предупреждает для проведения эксперимента, включая аэродинамической установки, сбора данных и обработки данных. Представитель результаты показывают, что эти методы визуализации два потока являются эффективные методы для изучения области трехмерной потока и количественно и качественно.
Поле измерения потока через методы визуализации является базовая методология в жидкости инженерии. Среди методов различных визуализации дым проволоки поток визуализации в аэродинамической трубе экспериментов и визуализация красителя в экспериментах туннеля воды являются наиболее широко используются для иллюстрации потока структур качественно. Два типичных количественных методов1PIV и лазерного допплеровского anemometry (LDA).
В дым проволоки поток визуализации дым векторная создается из капельки нефти на Отопление проволоки или вводили от внешнего дыма генератор/контейнера во время экспериментов. Мощный свет или лазерный листы используются для освещения дыма векторная. Затем изображения записываются для дальнейшего анализа. Это простой, но очень полезный поток визуализации метод2. Однако эффективность этого метода может ограничиваться различными факторами, например короткая продолжительность дыма проводов, поле сложные трехмерные потока, относительно высокой скоростью потока и эффективность дыма3.
В PIV измерений сечение потока поля с частицами, увлеченного загорана лист лазерного и моментальной позиции частиц в эту сечении фиксируются с помощью высокоскоростной камеры. В рамках весьма небольшой промежуток времени фиксируется пару изображений. Разделение изображения на сетке допроса областей и вычисляя среднее движение частиц в областях допрос через кросс корреляции функций, можно получить векторной карты мгновенной скорости в этой наблюдаемого поперечного сечения. Однако известно также, что должны быть компромиссы для факторов, включая размер окна наблюдения, резолюции скорость карты, величины скорости в плоскости, временной интервал между парой изображений, ортогональные скорость величина и плотность частиц4. Таким образом многие исследовательские эксперименты могут быть необходимы для оптимизации экспериментальные параметры. Было бы дорогостоящим и трудоемким для расследования полем неизвестного и сложного потока с PIV измерения только5,6. Принимая во внимание вышеуказанные соображения стратегия объединить дым поток визуализации и измерение PIV предложен и продемонстрировали здесь для изучения сложного потока над тонкими треугольного крыла.
Многочисленные исследования потоков Лев над delta wings были проведены7,8, с методов визуализации потока, используемые в качестве основных инструментов. Было отмечено много интересных явлений потока: Спираль тип и пузырь типа vortex разбивки9,10, нестационарных сдвига слоя каркаса11,12, колебания мест пробоя Лев13 , и эффекты качки и рыскания углы14,,1516 на структуры потока. Однако основных механизмов некоторых нестационарных явлений в delta wing потоки остаются неясными7. В этой работе дым поток визуализации улучшена с использованием же посева частиц, PIV измерения, вместо того, чтобы дым проволоки. Это улучшение значительно упрощает операции визуализации и повышает качество изображения. На основе результатов, от улучшения дым поток визуализации, PIV измерение фокусируется на тех потока областях, представляющих интерес для получения количественной информации.
Здесь подробное описание предоставляется объяснить, как провести эксперимент визуализации потока в аэродинамической трубе и расследовать потока нестационарных явлений над треугольного крыла. Два методы визуализации, улучшение дым поток визуализации и измерение PIV, используются вместе в этом эксперименте. Процедура включает в себя шаг за шагом руководство для установки и параметров настройки устройства. Чтобы показать преимущество сочетания этих двух методов для измерения поля сложного потока пространственно и височно демонстрируются типичные результаты.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
1. Аэродинамическая установка
, чтобы сделать лазерный луч нормали к поверхности треугольного крыла. Убедитесь, что лазерный луч вокруг позиции x/c ≅ 0.25, который позднее станет центром поле зрения (FOV).
в дым поток визуализации; Таким образом, общее изменение плотности потока в аэродинамической трубе является
.2. запуск эксперимента
3. обработка данных
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
2d рисунок показывает время истории мест пробоя Лев. Черная кривая показывает припортового Лев и красная кривая указывает правый борт Лев. Шкала времени nondimensionalized свободный поток скорость и Аккорд длиной. Коэффициент корреляции между этими двумя время истории является r = −0.53, показывающее сильное анти симметричный взаимодействия колебаний местоположение разбивка Лев. Этот результат соглашается также с работой других13
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Эта статья представляет два методы визуализации потока, улучшение дым поток визуализации и PIV измерения, чтобы исследовать структуру потока над треугольного крыла и количественно и качественно. Шаг за шагом описаны общие процедуры эксперимента. Установок этих двух методов являются почти то же самое, в то время как участвующих устройств различны. Основной принцип этих методов визуализации два потока является для освещения частиц в потоке через лист лазера. Улучшение потока дыма визуализации можно получить структура глоба...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Авторы не имеют ничего сообщать.
Авторы хотели бы поблагодарить Гонконг исследовательских грантов Совета (no. GRF526913), Гонконг инноваций и технологии Комиссии (no. ITS/334/15FP) и нас управлением военно-морских исследований глобальных (нет. N00014-16-1-2161) для финансовой поддержки.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| 532 нм Nd:YAG лазер | Quantel Laser | Evergreen 600mJ | |
| Высокоскоростная камера | Dantec Dynamic | HiSense 4M | |
| объектив | камеры Tamron | SP AF180mm F/3.5 Di | |
| PIV программное обеспечение для записи и обработки данных | Dantec Dynamic | DynamicStudio | |
| цилиндрический объектив | Newport | Φ=12 мм | |
| выпуклая линза | Newport | f=700 мм | |
| нейтральный фильтр | Newport | ||
| Калибровочная мишень | изготовленный на заказ | ||
| генератор аэрозолей | TSI | TSI 9307-6 | |
| ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ | Berkeley Nucleonics Corp | BNC 575 | |
| непрерывный лазер | APGL-FN-532-1W | ||
| Цифровая фотоаппарат | Nikon | D5200 | |
| Обработка изображений | Matlab | пользовательский код | |
| аэродинамическая труба | изготовленного на заказ | ||
| лазерного нивелира | BOSCH | GLL3-15X | |
| угловой измеритель | BOSCH | GAM220 |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE
Запросить разрешение