[发明专利]一种高超声速三维激波结构观测方法

说明书

一种高超声速三维激波结构观测方法，涉及风洞流场显示领域；包括如下步骤：步骤(一)、制作观测模型，将观测模型水平放置在观测平台上；步骤(二)、在观测模型的上表面设置放电电极；步骤(三)、在放电电极的正上方设置点电极；在点电极与放电电极之间施加高压电流；实现点电极与放电电极之间的气体电离放电；步骤(四)、采用高频相机拍摄气体电离放电截面位置的图像，高频相机的镜头轴线垂直于气体电离放电的边界；本发明操作简单、观测光路布置灵活，对设备要求较低，是高超声速风洞中可以使用的一种流场显示方法。

技术领域

本发明涉及一种风洞流场显示领域，特别是一种高超声速三维激波结构观测方法。

背景技术

常规高超声速风洞试验中一般采用纹影法或阴影法进行模型周围流场激波结构的显示，但是纹影和阴影法均是基于气体的光学折射率是密度的函数，利用气体折射率变化引起的光线偏折原理进行显示，由于光学折射是一个路径的积分过程，采用阴影和纹影法获得的激波结构均是整个光学路径上激波结构的叠加，因此无法使用传统的纹影和阴影法进行三维激波结构的测量。聚焦纹影技术通过对测试区域的某个平面进行聚焦，将聚焦区域外流场模糊成背景，从而实现具有一定厚度聚焦平面的流场显示观测，但该技术的光学设备复杂，需要光源设备，观测截面方向单一(垂直于光轴)，且不能进行被模型遮挡区域激波结构的观测。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种高超声速三维激波结构观测方法，操作简单、观测光路布置灵活，对设备要求较低，是高超声速风洞中可以使用的一种流场显示方法。

本发明的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：

一种高超声速三维激波结构观测方法，包括如下步骤：

步骤(一)、制作观测模型，将观测模型水平放置在观测平台上；

步骤(二)、在观测模型的上表面设置放电电极；

步骤(三)、在放电电极的正上方设置点电极；在点电极与放电电极之间施加高压电流；实现点电极与放电电极之间的气体电离放电；

步骤(四)、采用高频相机拍摄气体电离放电截面位置的图像，高频相机的镜头轴线垂直于气体电离放电的边界。

在上述的一种高超声速三维激波结构观测方法，所述的步骤(一)中，观测模型为矩形板状结构，观测模型采用电绝缘材料，观测模型的外表面不反光。

在上述的一种高超声速三维激波结构观测方法，所述的步骤(二)中，放电电极为条状结构的线电极；放电电极的宽度小于5mm。

在上述的一种高超声速三维激波结构观测方法，所述的步骤(三)中，所述点电极为锥柱状结构，点电极直径小于5mm。

在上述的一种高超声速三维激波结构观测方法，所述的步骤(三)中，高压电流为直流电或交流电，电压大于1kV。

在上述的一种高超声速三维激波结构观测方法，所述的步骤(三)中，点电极与放电电极之间间距为30-200mm。

在上述的一种高超声速三维激波结构观测方法，所述的步骤(四)中，高频相机拍摄前，将高频相机进行对焦，使相机的拍摄焦点位于气体电离放电的边界的中心位置。

在上述的一种高超声速三维激波结构观测方法，所述的步骤(四)中，高频相机的曝光时间为0.01～10ms；频率为100～2000Hz。

在上述的一种高超声速三维激波结构观测方法，所述的步骤(四)中，点电极与放电电极之间的气体的来流静压小于2000Pa。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

(1)本发明通过调整放电电极的位置，可以实现对不同放电截面激波结构的观测；