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pco.dimax高速相機(jī)在失速短艙進(jìn)氣道內(nèi)的流動研究
在空中交通日益增加的時(shí)代，需要可靠的數(shù)值代碼來計(jì)算機(jī)翼和艙室失速。此外，飛行包絡(luò)邊緣的擴(kuò)張**近對工業(yè)和工程科學(xué)來說是一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)。德國研究小組1066“機(jī)和艙室失速模擬”正在為飛機(jī)外殼邊緣的飛行開發(fā)不同的數(shù)值代碼。
數(shù)值模型的開發(fā)需要驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。因此，在德國聯(lián)邦國F軍慕尼黑大學(xué)的流體力學(xué)和空氣動力學(xué)研究所開發(fā)并研究了冷流式機(jī)艙。調(diào)查重點(diǎn)是飛機(jī)起飛和降落階段(即低速和高攻擊角度)。在這個(gè)飛行階段，在進(jìn)氣道的前部形成了一個(gè)流分離氣泡。壓力系數(shù)cp在主流方向上相對于x坐標(biāo)標(biāo)繪。靜壓是在機(jī)艙的中間部分測量的，在弦長的0%到60%之間。在19°時(shí)，邊界層仍然附著，而在23°時(shí)，湍流分離已經(jīng)形成。分離區(qū)的特點(diǎn)是壓力的平臺。
這種分離是一種高度不穩(wěn)定的現(xiàn)象。旋渦形成并向下游脫落。因此，與壓縮機(jī)的相互作用是可能的。渦流可以擊中葉片，局部改變?nèi)~片的攻角。
所介紹的測量技術(shù)是靜態(tài)壓力測量和立體顆粒圖像測速(SPIV)。此外，還對進(jìn)氣口此外，在湍進(jìn)行了時(shí)間分辨壓力測量，以獲得靜壓的波動，并檢測渦流與艙室之間的相互作用。流分離氣泡區(qū)域附加螺紋以確定進(jìn)氣口中的流動的對稱性。后一種方法的結(jié)果表明，在大多數(shù)情況中，流動可以被認(rèn)為是對稱的。
對于上述SPIV實(shí)驗(yàn)，在距離視野約1.3m的測試區(qū)上方安裝了兩臺高速CMOS攝像機(jī)(德國pco.dimax型號高速相機(jī))。空間分辨率降低到2016像素x704像素。在這種分辨率下，這臺相機(jī)的雙幀模式下的高幀速率模式--因?yàn)樗莻鹘y(tǒng)PIV所需要的--是1800赫茲。在這種模式下，相機(jī)以兩倍的頻率(即3600 Hz)獲取單個(gè)圖像。
在這些測量中，只利用高頻率來獲取渦旋發(fā)生器的單個(gè)周期(500毫秒)，以實(shí)現(xiàn)高峰值時(shí)間分辨率。然而，本文提出的SPIV結(jié)果對應(yīng)于在1000赫茲和500赫茲的幀速率在雙幀模式中獲得的數(shù)據(jù)。沿著主氣流方向的平面中的測量是以較高的幀速率進(jìn)行的，而垂直于機(jī)艙滾轉(zhuǎn)軸(x軸)的平面中的測量是以較低的幀速率進(jìn)行的。速率的減少是為了縮短數(shù)據(jù)從攝像機(jī)的內(nèi)部存儲器到計(jì)算機(jī)的傳輸時(shí)間。另外，為了增加測量時(shí)間，在雙式下，在100 Hz的頻率下采集了兩部分渦旋發(fā)生器穩(wěn)態(tài)的測量值。
本文介紹了SPIV測量和時(shí)間平均靜壓測量。這些測量的動機(jī)是研究大氣畸變對艙內(nèi)附著流和分離流的影響。這些實(shí)驗(yàn)作為一個(gè)驗(yàn)證數(shù)據(jù)庫，以便開發(fā)復(fù)雜的數(shù)值模型，計(jì)算飛行包絡(luò)邊緣的流速。測量是在大攻角和低雷諾數(shù)下進(jìn)行的。所研究的型是一個(gè)通用的軸對稱流通機(jī)艙。艙室的邊界層載荷與起飛和隆落時(shí)和高質(zhì)量流速時(shí)的動力噴氣式進(jìn)氣口相似。為了模擬大氣風(fēng)暴，在艙室上游的試驗(yàn)段中，一個(gè)傾斜翼型會產(chǎn)生扭曲。這些變形被判斷為對入口分離具有關(guān)鍵影響，因?yàn)榱鞣蛛x氣泡在軸向和徑向方向上由于與逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)渦流的相互作用而增大，旋渦的旋轉(zhuǎn)**初增加了短艙的迎角。在SPIV視場中，在艙室前緣下游的反向向量與所有向量的比率表明，反向流動區(qū)域主要增加。相互作用后，反向矢量的比值低于渦撞擊前的水平。渦旋發(fā)生器的機(jī)翼誘導(dǎo)的速度導(dǎo)致艙室逆流區(qū)域的減少。近壁區(qū)的脈動速度增加，而渦與機(jī)艙相互作用，渦流與風(fēng)洞中的自由氣流速度對流。非定常壓力測量的驗(yàn)證以及時(shí)間分辨的 SPIV驗(yàn)證將表明渦流脫落是否也受到扭曲的影響。此外，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)渦對流動的影響必須調(diào)查。
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