用于研究风洞流场的红宝石激光全息干涉测量术

本文报告了利用一台叶绿素d染料作Q开关的红宝石选模巨脉冲激光器为光源,以典型的全息照相光路布置,在超音速风洞和激波管风洞中进行了全息干涉测量实验,成功地拍摄了风洞的流场显示全息图.为风洞空气动力流动的干涉测量研究提供了一个新的有效方法.     

电弧风洞模拟ZnS红外窗口表面温度响应

为了开展红外窗口地面试验研究,需用电弧风洞准确模拟出红外窗口表面温度响应过程,ZnS具有红外透明性,地面流场模拟试验中,在不影响其流场状态情况下较难获得其表面温度,因此无法模拟出红外窗口的温度响应过程。介绍了在电弧风洞上模拟ZnS红外窗口表面温度响应的方法,首先使用与ZnS相似热物性参数的2Cr13获得表面温度,接着模拟出红外窗口流场状态及温度响应过程,最后通过电弧风洞流场试验进行验证。研究结果表明:在150~250℃温度区间,2Cr13与ZnS在电弧风洞流场试验中的温度响应一致。使用与ZnS相似热物性参数的2Cr13测试ZnS表面温度实现电弧风洞模拟ZnS表面温度响应具有一定可行性。     

高重复频率脉冲Ar~+激光器及在高速风洞中的应用

激光的高亮度和良好的相干性,给在高速风洞实验中显示流场用的光学仪器(阴影仪、纹影仪和干涉仪)提供了良好的光源。采用激光作为光源不仅提高了测量灵敏度,而且简化了仪器的结构和调整工作。     

激光吸收光谱流场诊断技术应用研究与进展

可调谐激光吸收光谱(TDLAS)技术作为一种先进的光谱检测手段已经被广泛应用于燃烧流场和风洞环境的过程诊断中,它可以实现流场温度、组分浓度、气流速度等多参数的在线精确测量。介绍了TDLAS技术的基本原理及其在流场参数测量领域的发展历程,总结了近几年来在超燃冲压发动机、航空涡轮发动机以及超声速风洞等流场参数测量方面所开展的TDLAS应用实例,着重介绍了在实验室和外场环境中就流速的高精度测量、燃烧场温度和组分的连续监测、场分布的准确反演所做的研究工作。同时概述了激光吸收光谱流场诊断技术的发展水平、目前已经取得的最新研究进展以及还存在的相关问题,最后展望了TDLAS技术在流场诊断领域的应用前景和未来的发展趋势。     

流场显示中的NYAB激光动态剪切干涉术

对于风洞流场的瞬态记录,必须采用脉冲光源。以往纹影法和阴影法常用火花放电     

数值风洞截面尺寸研究及在雷达中的应用

随着高性能计算机和计算流体力学(CFD)技术的飞速发展，数值风洞仿真技术应运而生。本文基于FLUENT流体力学分析软件，以常用的小型雷达天线罩三维模型为风洞试验对象，通过建立不同截面长宽尺寸的数值风洞，来分析数值风洞的截面尺寸对于整体仿真结果的影响。结果表明：数值风洞截面长宽尺寸不小于雷达天线罩截面长宽尺寸的10倍时，仿真结果较为稳定和准确，该结果可为数值风洞流场域的建立提供依据。最后以某型号雷达天线罩为例，详细分析了数值风洞技术在雷达中的应用。     

风洞模型流动显示的光散射

用目视的方法观察流动图型,可以获得整个潇动发展的概念,加深对流动物理过程的理解。本文给出一种流动可见的方法:用He-Ne激光器产生光片照射高跨音速的烟风洞,利用光散射的理论,烟粒子形成的Mie氏散射将在风洞中呈现明亮的激光屏,光屏上的光强分布取决于烟粒子的大小和密度。依照屏上的光强可确定流场及性质,显示涡的产生、运动及破碎过程同模型、飞行动力参数的关系。     

高超声速波系结构的彩色纹影显示技术

针对高超声速流场波系结构复杂、激波相互作用强、激波强度差别大等特点,发展了非侵入式、高灵敏度的彩色纹影流场显示技术,结合彩色滤光片设计技术和高速摄影技术,将彩色纹影系统的空间分辨率提高至0.1 mm 量级,时间分辨率达到1 s量级。在高超声速激波风洞中分别研究了斜激波相互作用产生的正规反射和马赫反射激波结构,以及斜激波与弓形激波相互作用产生的IV 型激波干扰,得到了清晰的彩色纹影照片,细致展现了待测流场的复杂结构,证明了该彩色纹影技术能够为高超声速流场诊断提供有力的技术支撑。     

流场显示中的NYAB激光动态剪切干涉术

本文报道把微型的NYAB(硼酸钕钇铝)自倍频激光器用于风洞流场动态剪切干涉测量的工作。     

矢量场可视化概述与展望

科学计算可视化指的是运用计算机图形学技术和图像处理技术,将计算产生的数据转换为图形、图像或动画,在屏幕上显示并进行交互处理的理论、方法和技术。在某些科学和工程领域中,数据的空间特性高度复杂,可视化是理解对应现象的重要手段。科学计算可视化按内容分为体可视化、流场可视化和医学数据可视化。代表性研究成果包括风洞虚拟显示,大气及流体可视化,燃烧过程动态模型的可视化和医学人体的可视化等等。流场可视化是科学计算可视化的重要研究内容。包括标量场可视化、矢量场可视化和张量场可视化。本文重点介绍矢量场可视化的方法。     

实时大口径高灵敏度、高精度莫尔偏折仪的设计和应用

本文介绍了利用Talbot效应制作自成像光栅和泰曼干涉仪实时制作光栅来形成消除系统误差的大口径、高灵敏度、高精度莫尔偏折仪的设计方法和原理;并利用这种偏折仪获得了火箭燃气射流冲击效应场的莫尔偏折图和高超音速激波风洞中非对称流场的多方向莫尔偏折图,为定量计算瞬态流场打下了基础。     

气动加热对红外成像的影响试验研究

介绍了在气动加热条件对红外成像的影响试验研究的情况,利用电弧风洞产生高温,高超声速流场,模拟红外窗口的气动加热,红外图像由高温黑体产生,利用高速红外热像仪接收红外目标的辐射。通过对穿过高温流场、模型之后的红外图像测量分析,初步揭示了气动加热对光学传输的影响。     

高超声速湍流场中小尺度涡结构对光传输的影响

从高超声速湍流流场中的多尺度涡结构入手,基于随机透镜理论,利用经典的Mie散射理论对不同尺度涡结构产生的气动光传输效应进行了分析,得到涡结构的散射特性与其尺度的相关性;再结合由不同马赫数下的CFD流场数据得到的Strehl比以及不同雷诺数条件下的风洞测试试验序列图像中退化图像能量集中度的统计结果,分析高超声速湍流流场中...     

仿生毛发气流传感器在流场中的传感特性研究

模仿昆虫感受器的结构,设计制备了一种仿生毛发气流传感器——表面对称电极含金属芯聚偏氟乙烯(PVDF)纤维（SMPF）传感器。基于流体力学理论和第一类压电方程建立了SMPF的气流传感模型。搭建了实验系统,验证了SMPF对于气流速度的传感能力。实验结果表明,SMPF的输出信号和气流速度的平方成线性关系,验证了理论模型,表明SMPF具有感知气流速度的能力。将纤维呈阵列排布置于风洞流场中,用气流对纤维阵列进行冲击,搭建实验系统,验证了纤维在流场中的传感特性,并进行有限元仿真分析。实验结果表明,在风洞装置中,当有气流流过时,会产生流动边界层,且沿着气流速度方向边界层厚度越来越厚,同一截面上的气流速度差也越来越大。实验结果验证了理论模型,表明SMPF具有感知流场分布的能力。     

NYAB激光器在风洞流场中的应用

用于风洞流场测试的传统方法有阴影法、纹影法和干涉法。前两种方法都只限于定性分析,传统的马赫—陈德干涉法因光学元件加工要求高、价格昂贵、调节困难而难以实现。     

应用于流场测量的激光高频空气超声声光偏转效应

研制了适用于产生空气超声相位光栅的大功率高频超声换能器，采用位移灵敏接收器，在换能器发射面前方适当位置加声匹配器以加强声场干涉提高发射方向性，获得了明显的激光空气超声声光偏转效应。可应用于风洞试验中测量空气旋涡流场参量．     

恒温热线风速仪的一种新型校准方法

恒温热线风速仪作为一种风洞流场测量元件,在湍流脉动测速任务中发挥了重要作用。时热线风速仪的校准工作进行了研究,将B样条与递推最小二乘相结合,提出了一种新型校准方法。该方法选取具有低阶光滑特性的B样条函数进行逆向建模,并采用递推最小二乘的方法估计控制参数,有效地提高了校准精度和实时性。通过对实际风洞实验的数据分析,验证了提出的该校正方法的有效性,并表明其具有样本点少、校正精度高、简单实用等显著优点。     

基于序列脉冲激光法高速空气流场速度的研究

针对高速空气流场中气体瞬时速度的非接触测量,提出采用序列脉冲作为光源的拉曼激发-激光诱导电子荧光(YRELIEF)法,通过对其测量原理的分析、激光器件及测量系统的选择、主要部件的设计及最终的实验研究,得到系统的最佳参数及风洞流场的标记图像.研究结果表明,本文提出的方法是风洞高速不稳定流场速度非接触测量的最佳方案之一,在...     

等离子体绕流场电磁波传输特性分析

本文分析了等离子体绕流场中电磁波传输特性随几个主要物理参数的变化规律,包括电子密度、谐振频率、碰撞频率等。通过时域有限差分(finite-difference time-domain, FDTD)方法进行了仿真,结果表明在典型仿真输入条件下,在米波至毫米波波段,随着谐振频率升高,等离子体绕流场反射率升高、透射率降低;在米波至厘米波波段,随着碰撞频率升高,等离子体绕流场反射率降低、透射率规律性不显著;在毫米波波段以上,等离子体绕流场的反射率和透射率与碰撞频率关系不大,而且反射很弱,以透射为主。目标飞行高度在30～50 km且速度在5 000 m/s以上时,目标驻点处等离子体绕流场对S、C、X波段有显著的衰减作用,影响雷达探测或产生黑障现象。开展了基于高焓激波风洞的等离子绕流场电磁特性测量实验,获取了C、X波段雷达散射截面(radar cross section,RCS)数据和绕流场电子密度数据,并利用其验证了仿真结果的正确性。     

Twyman-Green型横向剪切干涉仪的原理和应用

本文介绍了一种新型横向剪切干涉仪的工作原理。该干涉仪使用Twyman-Green干涉仪作为分束器,光栅作为检测元件,并利用实时Moire差分法消除干涉仪的系统误差。这种干涉仪的优点在于灵敏度可调,抗振性强,易做成大口径。利用这种干涉仪检测超高音速风洞中的流场和真实火箭燃气射流,取得了一些重要结果。