Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н. Е. Жуковского
ENG
Версия для печати

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

Метод густого масла. Обтекание крыла пассажирского самолета
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).

Яндекс.Метрика