प्रवाह दृश्य तरीकों के माध्यम से एक डेल्टा विंग पर प्रवाह संरचना की प्रायोगिक जांच
Summary
यहां, हम एक डेल्टा विंग एक संशोधित धुआं प्रवाह दृश्य तकनीक का उपयोग कर पर अस्थिर vortical प्रवाह का पालन करने और तंत्र की जांच अग्रणी बढ़त भंवर टूटने स्थानों के दोलनों के लिए जिंमेदार एक प्रोटोकॉल उपस्थित ।
Abstract
यह सर्वविदित है कि एक डेल्टा विंग पर प्रवाह क्षेत्र काउंटर घूर्णन अग्रणी एज भेंवर (लेव) की एक जोड़ी का प्रभुत्व है । हालांकि, उनके तंत्र को अच्छी तरह समझ नहीं आ रहा है । प्रवाह दृश्य तकनीक एक होनहार गैर दखल विधि के लिए जटिल प्रवाह क्षेत्र के स्थानिक और लौकिक वर्णन है । एक बुनियादी प्रवाह दृश्य सेटअप एक उच्चस्तरीय लेजर और ऑप्टिक लेंस के होते है लेजर शीट, एक कैमरा, एक अनुरेखक कण जनरेटर उत्पंन करने के लिए, और एक डेटा प्रोसेसर । विंड टनल सेटअप, शामिल उपकरणों के विनिर्देशों, और इसी पैरामीटर सेटिंग्स प्रवाह सुविधाओं पर निर्भर प्राप्त किया जा करने के लिए कर रहे हैं ।
सामांय धुआं तार प्रवाह दृश्य एक धुआं तार का उपयोग करता है प्रवाह streaklines प्रदर्शन । हालांकि, इस विधि के प्रदर्शन गरीब स्थानिक संकल्प द्वारा सीमित है जब यह एक जटिल प्रवाह क्षेत्र में आयोजित किया जाता है । इसलिए, एक बेहतर धुआं प्रवाह दृश्य तकनीक विकसित किया गया है । इस तकनीक को बड़े पैमाने पर वैश्विक लेव प्रवाह क्षेत्र और छोटे पैमाने पर कतरनी परत प्रवाह संरचना एक ही समय में दिखाता है, बाद में विस्तृत कण छवि velocimetry (PIV) माप के लिए एक मूल्यवान संदर्भ प्रदान करते हैं ।
इस पत्र में, सुधार धूंरपान प्रवाह विज़ुअलाइज़ेशन और PIV माप के आवेदन के लिए एक डेल्टा विंग पर अस्थिर प्रवाह घटना का अध्ययन करने का प्रदर्शन किया है । प्रक्रिया और प्रयोग के संचालन के लिए चेतावनी के पवन सुरंग सेटअप, डाटा अधिग्रहण, और डेटा प्रोसेसिंग सहित सूचीबद्ध हैं । प्रतिनिधि परिणाम बताते है कि इन दो प्रवाह दृश्य विधियों गुणात्मक और मात्रात्मक तीन आयामी प्रवाह क्षेत्र की जांच के लिए प्रभावी तकनीक हैं ।
Introduction
दृश्य तकनीक के माध्यम से प्रवाह क्षेत्र माप द्रव इंजीनियरिंग में एक बुनियादी पद्धति है । विभिन्न दृश्य तकनीक के अलावा, हवा सुरंग प्रयोगों में धुआं तार प्रवाह दृश्य और पानी सुरंग प्रयोगों में रंग दृश्य सबसे व्यापक रूप से प्रवाह संरचनाओं गुणात्मक वर्णन करने के लिए उपयोग किया जाता है । PIV और लेजर डॉपलर anemometry (LDA) दो ठेठ मात्रात्मक तकनीक है1.
धुआं तार प्रवाह दृश्य में, धुआं streaklines एक हीटिंग वायर पर तेल की बूंदों से उत्पंन कर रहे है या प्रयोग के दौरान बाहरी धुआं जनरेटर से इंजेक्शन/ धुआं streaklines को रोशन करने के लिए हाई-पावर लाइट्स या लेजर शीट्स का इस्तेमाल किया जाता है । छवियां तो और विश्लेषण के लिए दर्ज की गई हैं । यह एक सरल लेकिन बहुत उपयोगी प्रवाह दृश्य विधि2है । हालांकि, इस विधि के प्रभाव धूंरपान तारों की छोटी अवधि के रूप में विभिंन कारकों, द्वारा सीमित किया जा सकता है, जटिल तीन आयामी प्रवाह क्षेत्र, प्रवाह के अपेक्षाकृत उच्च वेग, और क्षमता धूंरपान जनरेशन3।
PIV माप में, entrained कणों के साथ एक प्रवाह क्षेत्र की एक पार अनुभाग एक लेजर शीट से प्रबुद्ध है, और इस पार खंड में कणों के तत्काल पदों एक उच्च गति कैमरे द्वारा कब्जा कर रहे हैं । एक बहुत छोटे समय अंतराल के भीतर, छवियों की एक जोड़ी दर्ज की गई है । पूछताछ क्षेत्रों के एक ग्रिड में छवियों को विभाजित करके और पार सहसंबंध कार्यों के माध्यम से पूछताछ क्षेत्रों में कणों की औसत गति की गणना, इस मनाया पार अनुभाग में तात्कालिक वेग वेक्टर नक्शा प्राप्त किया जा सकता है । हालांकि, यह भी कहा जाता है कि समझौता अवलोकन खिड़की के आकार सहित कारकों के लिए पहुंच जाना चाहिए, वेग नक्शा, विमान में वेग परिमाण के संकल्प, छवियों की जोड़ी के बीच समय अंतराल, ओर्थोगोनल वेग परिमाण, और कण घनत्व4। इसलिए, प्रयोगात्मक सेटिंग्स ऑप्टिमाइज़ करने के लिए कई खोजपूर्ण प्रयोगों की आवश्यकता हो सकती है । यह महंगा है और समय लेने वाली एक अज्ञात और PIV माप अकेले5,6के साथ जटिल प्रवाह क्षेत्र की जांच करने के लिए होगा । उपर्युक्त चिंताओं को देखते हुए, एक रणनीति धूंरपान प्रवाह दृश्य और PIV माप गठबंधन करने के लिए प्रस्तावित है और यहां का प्रदर्शन करने के लिए एक पतला डेल्टा विंग पर जटिल प्रवाह का अध्ययन ।
लेव के कई अध्ययन डेल्टा पंखों पर प्रवाह7,8आयोजित किया गया है, प्रवाह दृश्य प्राथमिक उपकरणों के रूप में इस्तेमाल किया तकनीक के साथ । कई दिलचस्प प्रवाह घटनाएं देखा गया है: सर्पिल प्रकार और बुलबुला प्रकार भंवर टूटने9,10, एक स्थिर कतरनी परत उपसंरचना11,12, लेव टूटने स्थानों के दोलनों13 , और पिचिंग और yaw कोण14,15,16 प्रवाह संरचनाओं पर प्रभाव । हालांकि, डेल्टा विंग प्रवाह में कुछ अस्थिर घटना के अंतर्निहित तंत्र अस्पष्ट7रहते हैं । इस काम में, धुआं प्रवाह दृश्य एक ही बीज PIV माप में इस्तेमाल किया कणों के बजाय एक धुआं तार का उपयोग कर सुधार हुआ है । यह सुधार बहुत दृश्य के संचालन को सरल और छवियों की गुणवत्ता बढ़ जाती है । बेहतर धूंरपान प्रवाह दृश्य से परिणामों के आधार पर, PIV माप ब्याज की उन प्रवाह क्षेत्रों पर ध्यान केंद्रित करने के लिए मात्रात्मक जानकारी प्राप्त ।
यहां, एक विस्तृत वर्णन कैसे एक पवन सुरंग में एक प्रवाह दृश्य प्रयोग आचरण करने के लिए और एक डेल्टा विंग पर अस्थिर प्रवाह घटना की जांच करने के लिए समझाने के लिए प्रदान की जाती है । दो दृश्य विधियों, बेहतर धुआं प्रवाह विज़ुअलाइज़ेशन और PIV माप, इस प्रयोग में एक साथ उपयोग किया जाता है । प्रक्रिया डिवाइस सेटअप और पैरामीटर समायोजन के लिए चरण दर चरण मार्गदर्शन शामिल हैं । विशिष्ट परिणाम के लिए जटिल प्रवाह क्षेत्र को मापने के लिए इन दो तरीकों के संयोजन के लाभ दिखाने के स्थानिक और अस्थाई प्रदर्शन कर रहे हैं ।
Protocol
Representative Results
Discussion
इस अनुच्छेद के दो प्रवाह दृश्य विधियों, सुधार धूंरपान प्रवाह दृश्य और PIV माप, डेल्टा विंग पर प्रवाह संरचना गुणात्मक और मात्रात्मक जांच करने के लिए प्रस्तुत करता है । प्रयोग की सामान्य प्रक्रियाओं चरण द…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
लेखकों को हांगकांग अनुसंधान अनुदान परिषद का शुक्रिया अदा करना चाहूंगा (सं. GRF526913), हांग कांग नवाचार और प्रौद्योगिकी आयोग (सं. it/334/15FP), और नौसेना अनुसंधान वैश्विक के अमेरिकी कार्यालय (सं. N00014-16-1-2161) वित्तीय सहायता के लिए ।
Materials
| 532 nm Nd:YAG laser | Quantel Laser | Evergreen 600mJ | |
| High speed camera | Dantec Dynamic | HiSense 4M | |
| camera lens | Tamron | SP AF180mm F/3.5 Di | |
| PIV recording and processing software | Dantec Dynamic | DynamicStudio | |
| cylindrical lens | Newport | Φ=12 mm | |
| convex lens | Newport | f=700 mm | |
| neutral density filter | Newport | ||
| Calibration target | custom made | ||
| aerosol generator | TSI | TSI 9307-6 | |
| PULSE GENERATOR | Berkeley Nucleonics Corp | BNC 575 | |
| continuous laser | APGL-FN-532-1W | ||
| Digital camera | Nikon | Nikon D5200 | |
| Image processing | Matlab | custom code | |
| wind tunnel support | custom made | ||
| laser level | BOSCH | GLL3-15X | |
| angle meter | BOSCH | GAM220 |
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