Akış yapısı akış görüntüleme yöntemleri ile Delta kanat üzerinde deneysel incelenmesi

Bu deneyin genel amacı, görselleştirme tekniklerini kullanarak bir delta kanadı üzerindeki kararsız girdap akışlarını gözlemlemek ve ön kenar girdap kırılma konumlarının salınımlarından sorumlu mekanizmayı araştırmaktır. Bu yöntem, köşe kırılma konumunun ön kenarının salınımı gibi bir silindir delta kanadının kararsız akış fenomeninin temel sorularını yanıtlamaya yardımcı olabilir. Bu tekniğin ana avantajı, büyük ölçekli küresel öncü kenar girdap akış alanı ve küçük ölçekli hücresel alt yapıların aynı anda gösterilebilmesidir.

Deney için modelle başlayın. Bu deney için model, 280 milimetre uzunluğunda bir alüminyum delta kanattır. Kapalı döngü ve düşük hızlı olan rüzgar tüneline monte etmek için modeli alın.

Test bölümü, deney için optik erişime izin vermek için cam duvarlara sahiptir. Burada, delta kanat rüzgar tüneline düzgün bir şekilde monte edilmiştir. İki lazer, parçacık görüntü hızı ölçümü sırasında çift darbeli 532 nanometre lazer veya duman akışı görselleştirme sırasında sürekli dalga 532 nanometre lazer olmak üzere akış yapılarını aydınlatabilir.

Bu şema, sürekli lazer ile optik kurulum hakkında bilgi sağlar. Dışbükey bir lens, lazer ışını boyutunu kontrol eder. Silindirik bir mercek, ışını bir tabakaya genişletir.

Bir ayna, lazer tabakasını rüzgar tüneline yansıtır. Uygun lazer gözlüğü takın ve sürekli lazerle başlayın. Güvenlik için, nötr yoğunluk filtresi ile ışın geçirgenliğini azaltın.

Yalnızca lazer, filtre ve ayna yerinde olacak şekilde başlayın. Işını rüzgar tüneline sokmak için aynayı ayarlayın. Işının, modelin ön tarafının arkasındaki uzunluğunun yaklaşık 1/4'ü kadar modelle kesiştiğinden emin olun.

Ardından, dışbükey lensi ve silindirik lensi takın. Ardından, modelde, lazer tabakası kalınlığını kontrol etmek için onunla kesişen lazer çizgisini ölçün. Dışbükey merceği gerektiği gibi ayarlayın.

İstenilen kalınlık elde edildiğinde ayarlamaları durdurun. Delta kanadına, yüzeyi lazer tabakasına denk gelecek şekilde bir kalibrasyon hedef plakası yerleştirin. Lazer kapalıyken kamerayı kurmak için devam edin.

Duman akışını görselleştirmek için ticari bir dijital kamera kullanın ve manuel olarak çalıştırın. İstenen görüş alanını elde etmek için kamerayı yerleştirin ve kalibrasyon hedef plakasına odaklayın. Kamera hazır olduğunda, kalibrasyon amacıyla birkaç kare çekin.

Ardından kalibrasyon hedef plakasını çıkarın. Rüzgar tünelini düşük bir hızda açın ve düzgün bir şekilde oturması için yağ parçacıkları enjekte edin. Duman akışını görselleştirmek için rüzgar tünelini istediğiniz hıza getirin.

Ardından, sürekli lazeri filtre olmadan açın. Kamerada, akış yapısının beş ila 10 anlık görüntüsünü yakalayın. Lazer tabakasının ön kenar girdapları çekirdeğinin uzunlamasına enine kesitinde olup olmadığını kontrol etmek için görüntüleri kullanın.

Bu örnek görüntü, iyi konumlandırılmış bir lazer tabakasını gösteren net bir girdap çekirdeği ve alt yapıları göstermektedir. Görüntü kalitesi için kamera ayarlarını gerektiği gibi ayarlayın ve resim ve video kaydedin. İşiniz bittiğinde hava akışını kapatın ve modele yaklaşın.

Orada, daha sonraki ölçümler için referans olarak lazer tabakasının konumunu işaretleyin. Lazeri kapatarak ve verileri bilgisayara aktararak bitirin. Bu ölçüm farklı bir lazer gerektirir.

Sürekli lazeri darbeli lazerle değiştirin. Lazer açıkken yolunu kontrol edin ve gerekirse dışbükey merceği ayarlayın. Işının, sürekli lazerin konumunu işaretleyen çizgi boyunca modelle kesiştiğinden emin olun.

Ayrıca, dijital kamerayı değiştirin. Onun yerine, yüksek hızlı bir CCD kamera değiştirin. Kamerayı senkronizatör ve çift darbeli lazer ile kontrol edin.

Şimdi modele gidin ve yapıların gözlemlenebileceği bir bölge belirleyin. Bir kez daha, o bölgedeki kanadın üzerine bir kalibrasyon hedef plakası yerleştirin. Kalibrasyon plakasına odaklanın ve birkaç fotoğraf çekin.

Devam etmeden önce kalibrasyon plakasını çıkarın. PIV yazılımını başlatın ve parametreleri ayarlayın. Rüzgar tüneli akışını istenen hızda başlatın.

Lazeri en yüksek güç seviyesine ayarlayın. 100 saniye boyunca veri toplamaya başlamak için yazılımı kullanın. Alınan görüntüler kabul edilebilirse, bunları kaydedin ve diğer durumları çalıştırarak devam edin.

Bu, duman akışı görselleştirmesinden elde edilen uzunlamasına kesitin işlenmiş bir görüntüsüdür. Referans için 10 milimetrelik bir ölçek var. Görüntü, birincil ön kenar girdap çekirdeğini, girdaplı alt yapılara sahip yuvarlanan kesme katmanını, girdap bozulmasını ve türbülanslı uyanmayı ortaya çıkarır.

Bu video, aktarımın enine kesitlerindeki ön kenar girdap kırılma konumlarının salınımlarını göstermektedir. Her an için ölçülen arıza konumlarının analizi, güçlü bir antisimetrik etkileşime işaret eder. Bu, uzunlamasına kesitteki boyutsuz girdabı gösteren zaman ortalamalı bir parçacık görüntü hızı sonucudur.

Birincil girdap çekirdeği, siyah noktalı çizgi ile işaretlenmiş pozitif ve negatif girdaplığın bükülme çizgisi ile tanımlanabilir. Düz çizgiler, yerel girdap mukavemeti sıfırdan düşük olan bölgeleri çevreler ve kesme tabakası girdaplarını gösterir. Ek alt yapı beyaz noktalı çizgilerle çevrelenmiştir.

Bu zaman ortalamalı parçacık görüntü hız girdabı sonucu, açıklık açısından enine kesittedir. Akış ön kenardan ayrılır, bir kesme tabakası oluşturur ve kanadın her iki tarafındaki girdap çekirdeğine yuvarlanır. Kesme tabakalarının içinde durağan vortikal alt yapılar vardır.

Bir kez ustalaştıktan sonra, bu teknik uygun şekilde yapılırsa bir saat içinde yapılabilir. Bu videoyu izledikten sonra, yukarıda belirtilen akış görselleştirme tekniklerini kullanarak bir silindir delta kanadının kararsız akış fenomenini nasıl gözlemleyeceğinizi iyi anlamış olmalısınız. Lazerlerle çalışmanın son derece tehlikeli olabileceğini ve her deneyi gerçekleştirirken her zaman lazer koruma gözlüğü takmak gibi önlemlerin alınması gerektiğini unutmayın.