흐름 시각화 방법을 통해 델타 날개를 통해 흐름 구조의 실험 조사

요약

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.

초록

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.

서론

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 방법^2입니다. 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 ....

프로토콜

1. 바람 터널 설치

1. 델타 날개 모델
   1. 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).
2. 바람 터널 시설
   1. 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 날개....

결과

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 결과^13,,1920타인의 작품으로 잘 동의합니다.

그림 3 α 에서 경도 횡단면 레프 흐름 구조에서는 34 °와 다시 .......

토론

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.......

재료

이 논문에 사용된 재료 목록

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