Метод «густого» масла. Визуализация линий тока и напряжения трения

Метод «густого» масла. Обтекание крыла пассажирского самолета

Новый метод визуализации поверхностных течений, разработанный в ЦАГИ. Идея метода заключается в том, чтобы измерять небольшой сдвиг плёнки масла на поверхности исследуемого тела и затем реконструировать картину течения численно.

Оптически контрастные (люминесцентные) твёрдые частицы добавляются в плёнку масла, и по меньшей мере два распределения этих частиц регистрируются на поверхности модели в потоке через заданный интервал времени с помощью цифровой камеры. Обработка этих изображений с помощью корреляционного анализа (аналогично тому, как это делается в методе PIV) даёт вектора смещения частиц.

Направление сдвига масла касательно к поверхностным линиям тока, что позволяет их вычислить. Напряжение трения можно найти из величины сдвига, если известна толщина слоя и вязкость масла.

Благодаря большой точности корреляционного метода, даже незначительного, на несколько пикселей, смещения масла достаточно для визуализации течения. В результате несколько режимов течения могут быть исследованы с использованием одного нанесения масла. Так как оба анализируемых изображения регистрируются при одних параметрах потока, полученная картина течения соответствует этим параметрам и не зависит от предыстории течения, в том числе от процесса запуска АДТ.

Вязкость масла может меняться в широких пределах, её можно подобрать для ожидаемых напряжений трения.

Назначение

Визуализация предельных линий тока и перехода пограничного слоя. В перспективе возможно измерение распределения напряжения трения.

Технические характеристики

Метод позволяет получить осреднённые предельные линии тока и распределение напряжения трения.
Толщина слоя масла, наносимого на модель, от 20 до 50 мкм.
Размеры исследуемой поверхности ограничиваются разрешением цифровой камеры и мощностью импульсного УФ-осветителя. В настоящее время имеется техническая возможность исследовать поверхности с размером до 1 м.

Преимущества

Многоразовость: несколько режимов течения могут быть исследованы за один пуск аэродинамической трубы.
Может использоваться как эффективное средство валидации расчётных методов.

Применение

Исследование всех видов течений, от дозвуковых до гиперзвуковых. Ограничение только на температуру поверхности модели (< 200 °С).