[发明专利]一种明确标定马赫数范围的高速风洞油流实验的油流配方

说明书

本发明涉及一种明确标定马赫数范围的高速风洞油流实验的油流配方，具体而言是适用于马赫数范围为0.5‑0.9的油流实验的油流配方，通过一系列试验，确定使用示踪粒子——二氧化钛粉末，载体油料——硅油和稀释剂——油酸，并确定三者的质量百分比关系，完成大量的油流显示实验表明该油流配方能获得高质量的油流试验图像，用于分析模型表面气流流态，从而达到流动可视化的效果。

技术领域

本发明涉及到一种明确标定马赫数范围的高速风洞油流实验的油流配方，具体而言是涉及到马赫数范围为0.5-0.9的油流实验的油流配方。

背景技术

油流实验拍摄所得到的油流图谱主要反映物面附近的流动图画，使得流场“可视化”，可以根据所得到的油流轨迹线来分析二次流、分离流动和旋涡流动等复杂流动现象。因此，油流实验是了解边界层分离以及漩涡结构的重要实验手段之一，广泛应用于气动部件流场的流场显示与测量，如：飞机的机身与机翼，航空发动机、燃气轮机等旋转叶轮机械的叶片、端壁等。

油流实验的原理大致如下：由于油膜厚度非常薄，油的粘性系数远远大于空气的粘性系数，同时除奇点之外压力项与摩擦力项相比是小量，使得油膜对真实流场的影响非常小，可以忽略不计。在油膜厚度小于边界层厚度时，油膜在边界是物面，满足无滑移条件，其上边界/油气界面上，油流和气流的速度以及他们的剪应力、粘性应力相等。经过相关公式推导可知，油流轨迹线方程近似地显示了气流绕流中物面摩擦力线。因而，油流谱实际上显示的是物面上摩擦力线谱。

综上所述，油流涂料是决定油流实验是否能够取得成功的关键因素，只有能够得到清晰可见的显示结果才能真实地反应出流场的流动情况。然而，不同马赫数工况下流经油流涂料的流体速度不一样，摩擦力大小也有很大差异；当涂料粘度大于摩擦力时，流线图谱比较模糊；而当涂料粘度大于摩擦力时，涂覆于被测模型表面的油流涂料可能被空气带走，流线图谱不完整。因此，油流实验成功的关键即为选择与气动吹风相适应的油流涂料，即不同的吹风条件对涂料的油剂、示踪粒子与油剂之间的配比有不同的要求，即所用油流涂料的粘度、稠度等性质都应该使得其能够在标注的工况下得到痕迹清晰、保存良好的流线。

因此，针对不同马赫数的实验工况需要选用不同配方的油流涂料，并且应该提前标定出所适用的具体马赫数范围。然而，现有的油流涂料往往不能标定出其所适用的具体工况，给科研工作者在选取涂料配方时带来了很大困扰，需要不断选取涂料配方并且进行预实验检验其能否适用，增加了实验成本，也影响了实验的进度。因此，非常有必要弥补该方面的不足，提出明确标定其适用工况的油流涂料配方。

针对上述情况，本发明即提出了一种明确标定适用工况范围的油流配方：该涂料适用于马赫数范围为0.5-0.9的油流实验。经过大量实验验证，本发明所配置的油流涂料能够在所述工况下得到令人满意的油流实验结果：实验工况下油流轨迹线清晰明显、图谱不易受到非实验工况因素影响、能够长期保存等显著优势，为科研工作者进行0.5-0.9马赫数下的油流实验提供了选择。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能够在马赫数范围为0.5-0.9的高速风洞下得到清晰可见的油流实验结果的油流配方，通过实验得到的物体表面油流轨迹线来分析某些特殊流动现象，加深对流场流动信息的理解。

本发明所配置的油流涂料具有以下显著优点：

(1)风洞启动后但尚未达到预定流速前，即马赫数为0.5-0.9时不会发生流动，便于涂料刷涂的同时能够保证在达到实验工况前不会受到其他因素干扰。

(2)在风洞停车后，油流谱不受返回气流以及重力作用等的影响，能够非常好地保留油流实验的结果。

(3)不具有其他涂料所有的毒性和腐蚀作用，并且原料容易在市场上购置，因为原料不具备可燃性，能够应用于航空发动机的油流实验当中。

(4)涂料在避光、阴凉、干燥处能够长久保存，反复使用，性能能够得到保证。