Жидкие кристаллы, чувствительные к касательному напряжению

Метод жидких кристаллов. Переход пограничного слоя на крыле пассажирского самолета

Назначение

Визуализация распределения напряжения трения на поверхности аэродинамических моделей, определение линии перехода ламинарного пограничного слоя в турбулентный.

Жидкие кристаллы (ЖК) — это экспериментальный метод, использующий эффект селективного отражения планарной текстуры ЖК. Метод позволяет получить поле касательного напряжения, приложенного к слою ЖК.

Модель с нанесённым ЖК покрытием освещается белым светом примерно перпендикулярно исследуемой поверхности, и регистрируется цветное изображение в свете, рассеянном вперёд по потоку. С ростом напряжения трения цвет изменяется от красного к синему. Цвет не зависит от толщины покрытия и определяется величиной вектора напряжения сдвига и его углом с направлением наблюдения. Регистрация цвета покрытия под различными азимутальными углами позволяет определить вектор напряжения трения.

Технические характеристики

Диапазон измерений касательных напряжений τ = 1—20 Па, зависит от используемого состава ЖК.
Рабочий диапазон температур 15—45 °С.
Необходимо наличие оптических окон вверх по потоку от исследуемой поверхности.

Преимущества

Жидкие кристаллы обладают обратимостью, что позволяет за один пуск исследовать несколько режимов обтекания. Измерения можно проводить на моделях, изготовленных из любых материалов.

Область применения

Могут применяться при различных скоростях, от дозвуковых до сверхзвуковых, за исключением труб кратковременного действия (t < 200 мс). Ограничения также накладываются температурой поверхности модели.