[发明专利]高超声速内转式进气道及隔离段流场的壁面丝线显示方法

说明书

本发明公开了一种高超声速内转式进气道及隔离段流场的壁面丝线显示方法，属于流体力学技术领域，该方法将内转式进气道及隔离段内流道的部分壁面使用透明材料置换，一侧的透明壁面用作观测，在另一侧的透明壁面上加工多排微孔；丝线经微孔穿入后在壁面外侧粘牢，并在外壁面粘贴背景纸；实验时，用光照射在背景纸上，同时从另一侧拍摄内部流场的壁面丝线流谱；借助空间位置已知的多排丝线微孔，可以对丝线流谱图片进行光学畸变修正，使观察到的内部流场结构更加准确可靠。本发明通过拓展壁面丝线显示技术的潜力，提供了一种用于内转式进气道及隔离段的内部流场显示技术，以认识与理解内转式进气道及隔离段内部复杂的三维流动结构。

技术领域

本发明属于流体力学技术领域，具体涉及高超声速内转式进气道及隔离段内部流场的一种显示方法。

背景技术

高超声速内转式进气道对气流的捕获和压缩效率较高，气动阻力较小，并且易与圆形燃烧室融合，这些优势引起了国内外研究者的广泛关注。由于内转式进气道特殊的三维结构形式以及由此产生的三维流动很复杂，传统的纹影方法与压力测量方法所能得到的流场信息更加有限，难以对内转式进气道的三维流动结构获得全面的认识，更深入和细致的分析与理解也不易进行。

壁面丝线显示方法能够显示壁面附近的动态丝线流谱，从而可以判定流动方向和流动类型，在低速流动领域已经得到了广泛的应用和发展。文献“激波风洞内超燃冲压发动机三面压缩进气道流场实验观测”(黄舶)将壁面丝线显示方法拓展应用到激波风洞中，观测到高超声速三面压缩进气道构型外压缩壁面和侧壁面上的丝线流谱。文献“高超声速内转式进气道流动的壁面丝线显示”(李祝飞)进一步将该方法应用在高超声速内转式进气道的外压缩面上，直观、动态地显示出外压缩面壁面附近的流动分离区范围，并用来判定内转式进气道是否起动。然而，这些尝试难以直接应用到内转式进气道及隔离段的内部流动环境中。因此，需要发展合适的流场显示方法与测量手段，以获得内转式进气道及隔离段内流道复杂的三维流动信息。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种针对高超声速内转式进气道及隔离段内部流场的显示方法，观测其内部流场信息，以认识与理解内转式进气道及隔离段内部复杂的三维流动结构。

本发明的目的通过以下方式实现，一种高超声速内转式进气道及隔离段流场的壁面丝线显示方法，高超声速内转式进气道及隔离段内流道的部分壁面使用透明材料置换；一侧的透明壁面用作观测，在另一侧的透明壁面上加工多排微孔；丝线经微孔逐一穿入内流道后，在壁面外侧粘牢；在粘有丝线的透明部件的外壁面粘贴背景纸，增大丝线与作为背景的透明部件的对比度；实验时，用光照射在背景纸上，同时从另一侧拍摄内部流场的壁面丝线流谱；借助空间排列位置已知的多排丝线微孔，可以对丝线流谱图片进行光学畸变修正，使观察到的内部流场结构更加准确可靠。

进一步的，高超声速内转式进气道及隔离段的内流道部件包括进气道内压缩段和隔离段，可以对其中一部分进行观测，也可以几部分一起观测。

进一步的，所要观察的内流道壁面可以全部采用透明材料加工，也可以仅在壁面上下两侧或左右两侧嵌入一对透明的安装块，透明材料需要保证一定的透光性，以保证拍摄的丝线图片清晰可见。

进一步的，内流道外壁面的型线可以修改成简单的形状，以减小光学畸变，也可以不进行修型。

进一步的，透明壁面上加工的微孔应尽量与内壁面保持垂直，微孔位置可以任意，微孔的排列形式可以是方形、圆形阵列等整齐排列，也可以不整齐排列。

进一步的，透明壁面上丝线穿入微孔后，在壁面外侧进行粘贴，也可以在微孔内注入胶水进行固定，或直接在内壁面粘贴丝线。

进一步的，为增大丝线与作为背景的透明部件的对比度，在壁面外侧粘贴透光性好且均匀的白色纸片作为背景，也可以采用其它材料或其它颜色。

进一步的，从丝线位置对应的另一侧壁面拍摄，拍摄角度可以调节，也可以在丝线的同侧进行拍摄。