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粒子图像测速技术,实现对“超音速弹丸”尾流的高分辨率测量!

2021-11-13 17:58分类:纽莱医美 阅读:

成像技术在以前30年中得到了极大的改进和挺进,从弹道导弹等弹丸底部流出的尾流已经测量了很长时间了。伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校航空航天工程系的钻研人员,行使了一栽名为立体粒子图像测速的当代测量技术,对以超音速活动的钝体圆柱体下游复杂流场进走了高分辨率测量,该圆柱体是弹丸或无动力火箭的代外。该实验是在伊利诺伊州格兰杰工程学院气体动力学实验室的2.5马赫风洞中完善,其钻研收获发外在《AIAA Journal》期刊上。

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钻研人员安置了一个大圆柱体模型,并强制高压空气供答与大量烟雾颗粒同化在一首。博士生布兰登·基什内尔(Branden Kirchner)说:吾们向烟雾粒子照射激光以照亮所需区域,然后能够从众个角度拍摄这些粒子的照片。从差别角度对联相符区域进走成像能测量速度的一切三个构成片面,这些图像是以高分辨率阻隔600纳秒拍摄。这项技术能同时测量很众专门挨近点的速度,而不是测量一个点然后不息下一个点,现在有了整个流场的速度图,行为时间快照。

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四台相机针对流场拍摄的3000张快照,挑供了比以去任何钻研都高得众的空间分辨率测量,钻研这栽起伏的计算学家将从拥有这些新数据来与模拟进走比较中受好。伊利诺伊州航空航天工程教授J·克雷格·达顿是这项钻研的相符著者,他几十年来不息在钻研这栽复杂的起伏,他在攻读博士学位时行使了相通的风洞:吾记得第一次行使这栽技术获取数据,吾给达顿教授望了一下,他说‘在90秒内,你获取的数据比吾们以前六个月获取的数据还要众’。

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当水流脱离圆柱体时,它会产生尾流,就像船或飞机的尾迹相通。这就是主要的起伏特征最先的地方,圆柱体的下游,它代外了火箭或弹丸的身体。在别离的下游有一层薄层,称为剪切层,在那里缓慢移动的空气和迅速移动空气之间的摩擦真实占主导地位。这个剪切层从气缸底座后面的区域中挑取流体颗粒,这一过程被称为夹带。这个过程对气缸底座造成专门矮的压力,这是现在还不太晓畅的事情。起伏中发生的物理形象,是一些人用来在高速公路上获得更好的汽油里程的绘图技术。

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在一辆半卡车后面开必定距离的车,以获得更好的燃油经济性。半卡车后面的压力很矮,于是倘若能把车前端放在矮压区,而把后端放在高压区,实际上会被推出去,但原由这个矮压区,半卡车上的空气动力阻力专门高。更好地理解起伏实际上是如何产生这个矮压区域的,能够给其他钻研人员挑供他们必要的知识,以找到转折压力的手段。在这项钻研中不会转折圆柱体或圆柱体前线的任何东西,但倘若清新什么机制能够导致基地压力分布的转折,并开发出一栽挑高压力的手段,就能够缩短阻力,或者有更好的车辆倾向限制。

博科园|钻研/来自:伊利诺伊大学厄本那-香槟分校

参考期刊《AIAA Journal》

DOI: 10.2514/1.J057859

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