الكتاب أود أن أشكر "مجلس هونغ كونغ للمنح البحثية" (لا. GRF526913)، هونج كونج الابتكار والتكنولوجيا لجنة (لا. ITS/334/15FP)، و "لنا مكتب البحرية البحوث العالمية" (لا. N00014-16-1-2161) للدعم المالي.

1-الإعداد نفق الرياح
<ol><li>نموذج الجناح دلتا
	<ol>
<li>بناء نموذج جناح دلتا من الألمنيوم، مع زاوية اكتساح φ ° 75، طول وتر ج من 280 مم جذر تمتد ب 150 مم وسمك 5 ملم. لها حواف الرائدة في كلا مشطوب في 35° لإصلاح نقطة الفصل17 (انظر الشكل 1a).</li>
	</ol></li>
	<li>مرفق نفق الرياح
	<ol>
<li>إجراء تجارب في نفق الرياح منخفضة السرعة مغلقة، مع قسم اختبار من 2.4 متر (طول) × 0.6 متر (عرض) × 0.6 م (الارتفاع) التي مجهزة بالجدران الزجاجية التي تسمح بالوصول البصرية أثناء التجارب. ينبغي أن تكون كثافة مضطربة مثل هذا المرفق أقل من 0.4 في المائة. ملاحظة: في هذه الدراسة، كنا نفق الرياح في "جامعة البوليتكنيك هونغ كونغ" مع الخصائص المذكورة أعلاه. أيضا، على السرعة فريستريم يو∞ 10.56 m/s، وتراوحت 2.64 m/s المقابلة لعدد رينولدز، الطاقة المتجددة، من 5 × 104 إلى 2 × 105، استناداً إلى طول وتر الجناح دلتا، وهو نطاق رحلة نموذجية المركبات الجوية غير المأهولة (الطائرات بدون طيار).</li>
		<li>حسب الحاجة، استخدم ثلاثة ترتيبات مختلفة (انظر الشكل 1 باء-d) الورقة الليزر والكاميرات لمراقبة هياكل تدفق في المقطع العرضي الطولي والمقطع العرضي سبانويسي والمقطع العرضي عرضية. ويبين الشكل 1bالرسومات الإعداد. ملاحظة: هذا البروتوكول يدل على الإعداد والقياس في المقطع العرضي طولية بالتفصيل.</li>
	</ol></li>
	<li>تثبيت الجناح دلتا
	<ol>
<li>إصلاح الحافة الجناح دلتا على اللدغة، ودليل حركة دائرية تستخدم لضبط زاوية للهجوم (الزراعة)، α. مركز الدليل التعميم على الخط المركزي للمقطع اختبار نفق الرياح. وهكذا، يمكن دائماً مركز الجناح دلتا في وسط المقطع الاختبار. تعديل الاتفاق بشأن الزراعة إلى α = 34 °.</li>
		<li>ضبط النموذج الجناح دلتا التقليل إلى أدنى حد من أي زاوية الانعراج ودحر زاوية، بالتحقق من القراءات زاوية متر ومستوى ليزر ثلاثي المحاور بعناية. في الدراسة الحالية، وعدم التيقن من هذه الزوايا هما أقل من 0.1 درجة.</li>
	</ol></li>
	<li>قم بإعداد الورقة الليزر
	<ol>
<li>تستخدم أشعة الليزر اثنين بشكل منفصل لإلقاء الضوء على هياكل تدفق لقياس PIV والتصور تدفق الدخان.<ol>
<li>لقياس PIV، استخدام ليزر نبض مزدوج، مع موجه 532 نانومتر و طاقة قصوى من 600 مللي جول (قابل للتعديل) لكل نبضة. السيطرة عليه مع مزامن مع إشارات منطق (TTL) الترانزستور الترانزستور (انظر الشكل 1b).</li>
			<li>للتصور تدفق الدخان، واستخدام ليزر مستمر مع طول موجه 532 نانومتر وقوة 1 دبليو ويعمل هذا الليزر المستمر بشكل مستقل. أثناء تثبيت برنامج الإعداد، استخدم مرشح كثافة محايدة مع نفاذية 10% لتصفية شعاع الليزر للسلامة.</li>
		</ol>
</li>
		<li>ارتداء نظارات الليزر المناسبة.</li>
		<li>ضبط مرآة انعكاس لإدخال شعاع الليزر في نفق الرياح. الزاوية بين محور ضوء الليزر والمرأة <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/57244/57244eq1.jpg"> </img>، وجعل شعاع الليزر العادي على سطح الجناح دلتا. التأكد من أن شعاع الليزر حول موقف س/ج ≅ 0.25، الذي سيكون في وقت لاحق وسط حقل الرؤية (FOV).</li>
		<li>تثبيت أشعة الليزر (مع الليزر المستمر، في البداية) لتشكيل الورقة الليزر، كما هو مبين في الشكل 1 باء. عدسة محدبة يستخدم للتحكم في حجم شعاع الليزر (سمك الورقة أيضا). عدسة أسطوانية يوسع شعاع الليزر إلى ورقة ليزر. ملاحظة: في الدراسة الحالية، والبعد البؤري للعدسة الاسطوانية 700 مم، وقطر العدسة الاسطوانية 12 مم.</li>
		<li>فحص سمك الورقة الليزر بقياس خط الليزر على النموذج. ضبط مكان العدسة محدبة إذا كان سمك الورقة الليزر غير مناسب (هنا، حوالي 1 ملم، مع عرض فعالية الليزر في المقطع اختبار حوالي 100 مم). لاحظ أن سمك الورقة الليزر يعتمد على 1) عنصر السرعة في الاتجاه الطبيعي للورقة الليزر و 2) الفاصل الزمني بين زوج اللقطات في قياس PIV.</li>
		<li>وضع لوحة هدف معايرة على الجناح دلتا، مع سطحه تزامنت للورقة الليزر. هذه الخطوة ضروري لأن فوف في الدراسة الحالية ليست متعامد إلى الإحداثيات نفق الرياح.</li>
	</ol></li>
	<li>إعداد الكاميرا
	<ol>
<li>قم بإيقاف تشغيل الليزر عند إعداد الكاميرا. كما مع الليزر، واستخدام اثنين من الكاميرات لكل جزء منفصل من هذه التجربة:<ol>
<li>لقياس PIV، استخدام كاميرا CCD عالي السرعة بدقة 2048 × 2048 بكسل. هذه الكاميرا هو يسيطر عليها "المزامن" والنبض المزدوج بالليزر (انظر الشكل 1b). سوف تحال البيانات في هذه الكاميرا مباشرة إلى الكمبيوتر.</li>
			<li>للتصور تدفق الدخان، واستخدام كاميرا رقمية تجارية مع قرار لقطة من 4,000 بكسل × 6,000 وقرار تسجيل فيديو 50 هرتز 1280 × 720 بكسل أثناء التصور تدفق الدخان. وسيتم تشغيل أنه يدوياً.</li>
		</ol>
</li>
		<li>تحريك موضع الكاميرا (التجارية الكاميرا الرقمية، في البداية) للحصول على فوف المرجوة. ضبط عدسة الكاميرا إلى التركيز على لوحة المعايرة المستهدفة. تأكد من أن تركز الحقل بأكمله. إذا لم يكن الأمر كذلك، قد لا تكون إحداثيات الكاميرا متعامد على لوحة المعايرة الهدف. وهكذا، ضبط موضع الكاميرا بدقة18.</li>
		<li>تتخذ عدة إطارات بعد الكاميرا أيضا تعيين. في وقت لاحق، ستستخدم هذه الإطارات من لوحة الهدف معايرة معايرة عامل المقياس بين الحجم الحقيقي والإطار بكسل، وتحديد موقف المرجعية في إحداثيات xyz. ثم إزالة لوحة المعايرة المستهدفة.</li>
	</ol></li>
	<li>تشغيل نفق الرياح بسرعة منخفضة (مثلاً، 3 m/s) وضخ النفط الجسيمات في نفق الرياح. تعيين ضغط مولدات الأيروسول في 2.5 بار وتشغيله لمدة 30 ق لأسلوب التصور المصنف قبل تدفق. وبعد ذلك، سوف المصنف نفق الرياح كله موحد مع جزيئات النفط في عادي يبلغ قطرها حوالي 1 ميكرون. ملاحظة: في الدراسة الحالية، وأن تركيز كثافة الجسيمات النفط المقدر في نفق الرياح تقريبا <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/57244/57244eq2.jpg"> في التصور تدفق الدخان؛ وهكذا، التغيير الشامل كثافة التدفق في نفق الرياح <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/57244/57244eq3.jpg"> </img>.</li>
	<li>PIV برنامج الإعداد
	<ol>
<li>التحكم في نظام PIV مع البرمجيات PIV (انظر الجدول للمواد). هذا البرنامج يمكن أن الأمر "المزامن" لإرسال إشارات TTL بالليزر والكاميرا، كما هو مبين في الشكل 1 باء.</li>
		<li>ضبط تردد أخذ العينات في 5 هرتز، مع عدد عينات الكلي من 500. الفاصل الزمني بين إطارات PIV هو 80 المايكروثانيه. علما أن الفاصل الزمني للوقت يتوقف على حجم سرعة فوف وتدفق. تأكد من وجود مجالات الاستجواب في إطارين حول تداخل نسبة 50-75%.</li>
	</ol></li>
</ol>2-تشغيل التجربة
<ol><li>
تحسن التصور تدفق الدخان
	<ol>
<li>قم بتشغيل نفق الرياح في السرعة المرجوة فريستريم (U = 2.64 م/ث). قم بتشغيلها لمدة 10 دقيقة لتثبيت السرعة فريستريم. في Re = 50,000، هو سرعة فريستريم ش = 2.64 م/ث.</li>
		<li>قم بتشغيل الليزر المستمر. استخدام الكاميرا الرقمية لالتقاط لقطات 5-10 من هيكل التدفق.</li>
		<li>تحقق ما إذا كانت الورقة الليزر في شريحة طولية من صميم ليف (انظر هيكل نموذجي هو موضح في الشكل 3). إذا كان الأمر كذلك، وضع علامة على هذا الموقف على نموذج الجناح دلتا كمرجع لقياس PIV لاحقاً؛ وبخلاف ذلك، تغيير موضع الورقة الليزر بضبط العدسة البصرية وإعادة معايرة اتباع الخطوات 1.4.6-1.5.3.</li>
		<li>استعراض تلك الصور، والتحقق من التركيز والسطوع. إذا كانت جودة الصورة غير مرضية، قم بضبط فتحه العدسة أو الإعداد ISO.</li>
		<li>اتخاذ مزيد من اللقطات (عادة حوالي 20) وأشرطة الفيديو (حوالي 40 s) مع الإعداد الصحيحة. إيقاف الليزر ونقل البيانات إلى الكمبيوتر.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
قياس PIV
	<ol>
<li>يستند موقف مرجع معروف من الخطوة 2.1.3 ونتائج اللقطات من الخطوة 2.1.5، اختر منطقة مثيرة لاهتمام (س/ج≈ 0.3) فوف، حيث يمكن ملاحظة هياكل فرعية دوامة. استبدال الليزر المستمر وكاميرا رقمية مع الليزر النبض المزدوج وكاميرا CCD لقياس PIV.</li>
		<li>كرر الخطوات 1.4.6-1.5.3 لتسجيل المعايرة لقياس PIV.</li>
		<li>تشغيل نفق الرياح في السرعة المرجوة فريستريم، ش = 2.64 م/س. وتشغيلها لمدة 10 دقائق التأكد من أن سرعة فريستريم مستقرة.</li>
		<li>ضبط الليزر النبض المزدوج إلى مستوى طاقة أعلى والوقوف إلى جانب. استخدام البرنامج لبدء الحصول على البيانات ل 100 s. وبمجرد الانتهاء من تسجيل البيانات، قم بإيقاف رئيس الليزر.</li>
		<li>استعراض الصور المكتسبة في البرمجيات والتحقق من توزيع ورقة الليزر، وكثافة الجسيمات (عادة 6-10 جزيئات في كل مجال من مجالات التحقيق المطلوب)، والتركيز، وتشريد الجسيمات بين إطارات مزدوجة (25-50 ٪ الاستجواب المنطقة).</li>
		<li>وإذا كانت جودة الصور مرضية، كما هو موضح في الخطوة 2.2.5. وحفظ البيانات على القرص الثابت لجهاز الكمبيوتر وتشغيل حالات أخرى بتكرار الخطوات المذكورة أعلاه. خلاف ذلك، كرر الخطوات 1، 7 و 2-2 وضبط الإعداد بعناية.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3-معالجة البيانات
<ol><li>
تحسن التصور الدخان ملاحظة: الخطوات التالية، 3.1.1-3.1.4، تتم عن طريق مدونة MATLAB تلقائياً (راجع ملف الترميز الإضافي).<ol>
<li>تحويل الفيديو إلى سلسلة إطارات. تحويل الإطارات من النموذج RGB إلى تدرج الرمادي. استدارة الإطار لجعل سطح الجناح دلتا الأفقي. اختر مجال الاهتمام لمعالجة لاحقة (الشكل 2a).</li>
		<li>ضبط السطوع والتباين لتسليط الضوء على هيكل التدفق. تطبيق حد تكيفية لتحويل صورة رمادية إلى صورة ثنائية (الشكل 2).</li>
		<li>إضافة القيم الثنائية في كل عمود والعثور على الموضع الذي المجموع تتغير فجأة. وهذا الموقف هو موقع انهيار دوامة (الشكل 2 (ج)).</li>
		<li>تسجيل مواقع انهيار دوامة وأوقات المقابلة الخاصة بهم. وهكذا يمكن الحصول على تاريخ وقت انهيار التذبذب.</li>
		<li>استخدم عامل مقياس حجم بكسل-الحقيقي (يتم قياسها من الصور مع لوحة المعايرة الهدف في الخطوة 1.5.3) لتحويل التاريخ الوقت من بكسل للحجم الحقيقي وتحديد موقف المرجعية. ارسم تاريخ وقت انهيار التذبذب.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
قياس PIV
	<ol>
<li>قم بتشغيل برنامج PIV. استخدام الصور التي اكتسبها في خطوة 2.2.2 لتعيين عامل المقياس وموقف المرجعية من الإحداثيات. قبل معالجة البيانات المكتسبة من خلال مكتبة معالجة الصور تسليط الضوء على الجسيمات، والحد من الضوضاء18.</li>
		<li>استخدم الأسلوب مجال الاستجواب التكيف مع حجم شبكة الحد أدنى 32 × 32 بكسل وتداخل الحد أدنى من 50%. اختر مساحة الصورة وتعيين التحقق من صحة 3 × 3 ناقلات للتكيف عبر-الارتباطات.</li>
		<li>وتعطي النتيجة كحقل ناقل سرعة وفي التي هي الأزرق ناقلات ناقلات الصحيح، هم الأخضر ناقلات المستبدلة والحمراء منها نواقل سيئة.</li>
		<li>تطبيق 3 × 3 نقل طريقة متوسط التحقق من الصحة لتقدير سرعة المحلية عن طريق مقارنة ناقلات حي. استبدال النواقل التي تنحرف كثيرا عن جيرانهم بالمتوسط من جيرانهم.</li>
		<li>حساب الإحصائيات متجه في الخرائط السرعة للحصول على خصائص تدفق في التاريخ الوقت مثلاًوسرعة بلغ متوسط الوقت، والانحراف المعياري، والصليب-العلاقة المتبادلة بين مكونات السرعة. حساب مشتقات مفردة من الخريطة متجه إظهار ميزات الداخلية مجال التدفق، مثلاً، الدردوريه وتؤكد القص، وقوة دوامات.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol>
	<li>Smits, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Flow visualization: Techniques and examples. , (2012).</li><li>Barlow, J. B., Rae, W. H., Pope, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Low-speed wind tunnel testing. , (1999).</li><li>Merzkirch, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Flow visualization. , (1987).</li><li>Raffel, M., Willert, C. E., Wereley, S., Kompenhans, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Particle image velocimetry: A practical guide. , (2007).</li><li>Westerweel, J., Elsinga, G. E., Adrian, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Particle+Image+Velocimetry+for+Complex+and+Turbulent+Flows.">Particle Image Velocimetry for Complex and Turbulent Flows.</a> Annu Rev Fluid Mech. 45 (1), 409-436 (2013).</li><li>Meinhart, C. D., Wereley, S. T., Santiago, J. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=PIV+measurements+of+a+microchannel+flow.">PIV measurements of a microchannel flow.</a> Exp Fluids. 27 (5), 414-419 (1999).</li><li>Gursul, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Review+of+unsteady+vortex+flows+over+slender+delta+wings.">Review of unsteady vortex flows over slender delta wings.</a> J Aircraft. 42 (2), 299-319 (2005).</li><li>Gursul, I., Gordnier, R., Visbal, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Unsteady+aerodynamics+of+nonslender+delta+wings.">Unsteady aerodynamics of nonslender delta wings.</a> Prog Aerosp Sci. 41 (7), 515-557 (2005).</li><li>Lowson, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Some+experiments+with+vortex+breakdown.">Some experiments with vortex breakdown.</a> JRoy Aeronaut Soc. 68, 343-346 (1964).</li><li>Payne, F. M., Ng, T., Nelson, R. C., Schiff, L. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Visualization+and+wake+surveys+of+vortical+flow+over+a+delta+wing.">Visualization and wake surveys of vortical flow over a delta wing.</a> AIAA J. 26 (2), 137-143 (1988).</li><li>Lowson, M. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+three+dimensional+vortex+sheet+structure+on+delta+wings.">The three dimensional vortex sheet structure on delta wings.</a> Fluid Dynamics of Three-Dimensional Turbulent Shear Flows and Transition. , 11.11-11.16 (1989).</li><li>Riley, A. J., Lowson, M. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+a+three-dimensional+free+shear+layer.">Development of a three-dimensional free shear layer.</a> J Fluid Mech. 369, 49-89 (1998).</li><li>Menke, M., Gursul, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Unsteady+nature+of+leading+edge+vortices.">Unsteady nature of leading edge vortices.</a> Phys Fluids. 9 (10), 2960 (1997).</li><li>Yayla, S., Canpolat, C., Sahin, B., Akilli, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Yaw+angle+effect+on+flow+structure+over+the+nonslender+diamond+wing.">Yaw angle effect on flow structure over the nonslender diamond wing.</a> AIAA J. 48 (10), 2457-2461 (2010).</li><li>Menke, M., Gursul, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nonlinear+response+of+vortex+breakdown+over+a+pitching+delta+Wing.">Nonlinear response of vortex breakdown over a pitching delta Wing.</a> J Aircraft. 36 (3), 496-500 (1999).</li><li>Sahin, B., Yayla, S., Canpolat, C., Akilli, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Flow+structure+over+the+yawed+nonslender+diamond+wing.">Flow structure over the yawed nonslender diamond wing.</a> Aerosp Sci Technol. 23 (1), 108-119 (2012).</li><li>Kohlman, D. L., Wentz, J. W. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Vortex+breakdown+on+slender+sharp-edged+wings.">Vortex breakdown on slender sharp-edged wings.</a> J Aircraft. 8 (3), 156-161 (1971).</li><li>Lu, L., Sick, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-speed+Particle+Image+Velocimetry+Near+Surfaces.">High-speed Particle Image Velocimetry Near Surfaces.</a> J Vis Exp. (76), e50559 (2013).</li><li>Mitchell, A. M., Barberis, D., Molton, P., D&#233;lery, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Oscillation+of+Vortex+Breakdown+Location+and+Blowing+Control+of+Time-Averaged+Location.">Oscillation of Vortex Breakdown Location and Blowing Control of Time-Averaged Location.</a> AIAA J. 38 (5), 793-803 (2000).</li><li>Shen, L., Wen, C. -. y., Chen, H. -. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Asymmetric+Flow+Control+on+a+Delta+Wing+with+Dielectric+Barrier+Discharge+Actuators.">Asymmetric Flow Control on a Delta Wing with Dielectric Barrier Discharge Actuators.</a> AIAA J. 54 (2), 652-658 (2016).</li><li>Leibovich, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Structure+of+Vortex+Breakdown.">The Structure of Vortex Breakdown.</a> Annu Rev Fluid Mech. 10 (1), 221-246 (1978).</li><li>Mitchell, A. M., Molton, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Vortical+Substructures+in+the+Shear+Layers+Forming+Leading-Edge+Vortices.">Vortical Substructures in the Shear Layers Forming Leading-Edge Vortices.</a> AIAA J. 40 (8), 1689-1692 (2002).</li><li>Gad-El-Hak, M., Blackwelder, R. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+discrete+vortices+from+a+delta+wing.">The discrete vortices from a delta wing.</a> AIAA J. 23 (6), 961-962 (1985).</li><li>Zhou, J., Adrian, R. J., Balachandar, S., Kendall, T. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanisms+for+generating+coherent+packets+of+hairpin+vortices+in+channel+flow.">Mechanisms for generating coherent packets of hairpin vortices in channel flow.</a> J. Fluid Mech. 387, 353-396 (1999).</li><li>Adrian, R. J., Christensen, K. T., Liu, Z. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analysis+and+interpretation+of+instantaneous+turbulent+velocity+fields.">Analysis and interpretation of instantaneous turbulent velocity fields.</a> Exp Fluids. 29 (3), 275-290 (2000).</li><li>Yoda, M., Hesselink, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+three-dimensional+visualization+technique+applied+to+flow+around+a+delta+wing.">A three-dimensional visualization technique applied to flow around a delta wing.</a> Exp. Fluids. 10 (2-3), (1990).</li><li>Greenwell, D. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> RTO AVT Symposium. , (2001).</li><li>Furman, A., Breitsamter, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Turbulent+and+unsteady+flow+characteristics+of+delta+wing+vortex+systems.">Turbulent and unsteady flow characteristics of delta wing vortex systems.</a> Aerosp Sci Technol. 24 (1), 32-44 (2013).</li><li>Wang, C., Gao, Q., Wei, R., Li, T., Wang, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=3D+flow+visualization+and+tomographic+particle+image+velocimetry+for+vortex+breakdown+over+a+non-slender+delta+wing.">3D flow visualization and tomographic particle image velocimetry for vortex breakdown over a non-slender delta wing.</a> Exp Fluids. 57 (6), (2016).</li></ol>

الكتاب ليس لها علاقة بالكشف عن.

تعرض هذه المقالة طريقتين التصور تدفق وتحسين تدفق الدخان التصور والقياس PIV، للتحقيق في هيكل التدفق عبر الجناح دلتا كمياً ونوعيا. ويرد وصف الإجراءات العامة للتجربة خطوة بخطوة. الأجهزة من هاتين الطريقتين هي نفسها تقريبا، في حين الأجهزة المعنية المختلفة. المبدأ الأساسي لهذه الأساليب التصور ?...

قياس تدفق الحقل عن طريق تقنيات التصور منهجية أساسية في هندسة السوائل. بين تقنيات مختلفة التصور، سلك الدخان تدفق التصور في تجارب نفق الرياح وصبغ التصور في تجارب نفق المياه هي الأكثر استخداماً لتوضيح تدفق هياكل نوعيا. PIV والليزر دوبلر أنيموميتري (LDA) على اثنين من التقنيات الكمية النموذجية1.
في التصور تدفق الدخان الأسلاك، ولدت من قطرات النفط على سلك تدفئة خط الدخان أو حقن من الدخان الخارجي المولد/الحاوية خلال التجارب. وتستخدم مصابيح عالية الطاقة أو أوراق الليزر لإلقاء الضوء على خط الدخان. ثم يتم تسجيل الصور لمزيد من التحليل. هذه بسيطة ولكنها مفيدة جداً تدفق التصور الأسلوب2. بيد أن فعالية هذا الأسلوب قد تكون محدودة بعوامل مختلفة، مثل مدة قصيرة من الأسلاك الدخان، مجال التدفق ثلاثي الأبعاد المعقدة، وسرعة التدفق عالية نسبيا، وكفاءة توليد الدخان3.
في القياسات PIV، قطاعا عريضاً حقل التدفق مع جزيئات مجرور مضاءة بورقة ليزر، ومواقف فورية للجسيمات في هذا المقطع العرضي يتم التقاطها بواسطة كاميرا عالية السرعة. ضمن فاصل زمني الصغيرة جداً، يتم تسجيل زوج من الصور. تقسيم الصور إلى شبكة مجالات التحقيق، وحساب متوسط حركة الجسيمات في مجالات الاستجواب من خلال وظائف عبر الارتباط، يمكن الحصول على خريطة ناقل السرعة الفورية في هذا المقطع العرضي الملاحظة. ومع ذلك، من المعروف أيضا أنه يجب التوصل إلى حلول توفيقية لعوامل بما في ذلك حجم إطار المراقبة، القرار خارطة السرعة، ومدى السرعة في الطائرة، الفاصل الزمني بين زوج الصور، سرعة متعامد حجم و كثافة الجسيمات4. ولذلك، قد تحتاج العديد من التجارب الاستكشافية تحسين إعدادات التجريبية. أنها ستكون مكلفة وتستغرق وقتاً طويلاً للتحقيق في حقل تدفق غير معروف ومعقدة مع PIV القياس وحدها5،6. في ضوء الشواغل المذكورة أعلاه، يقترح استراتيجية الجمع بين التصور تدفق الدخان وقياس PIV وأثبت هنا لدراسة تدفق المعقدة على جناح دلتا مرهف.
وكانت العديد من الدراسات من تدفقات ليف على أجنحة دلتا أجرى7،8، مع تدفق التصور التقنيات المستخدمة كالأدوات الأولية. وقد لوحظ العديد من الظواهر المثيرة للاهتمام في التدفق: اكتب نوع دوامة وفقاعة دوامة الانهيار9،10، قص متقلب طبقة محيطة11،12، ذبذبات ليف انهيار المواقع13 ، وآثار الترويج وياو زوايا14،،من1516 في بنيات التدفق. ومع ذلك، تظل الآليات الكامنة لبعض الظواهر متقلب في تدفقات الجناح دلتا غير واضحة7. في هذا العمل، وتحسين تدفق الدخان التصور استخدام الجسيمات بذر نفسها المستخدمة في قياس PIV، بدلاً من سلك دخان. هذا التحسن إلى حد كبير يبسط عملية التصور ويزيد من جودة الصور. استناداً إلى النتائج من التصور تحسين تدفق الدخان، قياس PIV يركز على مجالات تدفق تلك الفائدة للحصول على المعلومات الكمية.
هنا، يرد وصف مفصل لشرح كيفية إجراء تجربة تصور تدفق في نفق الرياح للتحقيق في ظاهرة تدفق متقلب على جناح دلتا. يتم استخدام أسلوبين من أساليب التصور، تصور تحسين تدفق الدخان وقياس PIV، معا في هذه التجربة. ويشمل الإجراء إرشادات خطوة بخطوة لتعديل المعلمة والإعداد للجهاز. وأظهرت النتائج النموذجية لإظهار ميزة الجمع بين هاتين الطريقتين لقياس مجال التدفق معقدة مكانياً وزمنياً.

<table><tbody><tr><td>532 nm Nd:YAG laser</td><td>Quantel Laser</td><td>Evergreen 600mJ</td><td></td></tr><tr><td>High speed camera</td><td>Dantec Dynamic</td><td>HiSense 4M</td><td></td></tr><tr><td>camera lens</td><td>Tamron</td><td>SP AF180mm F/3.5 Di</td><td></td></tr><tr><td>PIV recording and processing software</td><td>Dantec Dynamic</td><td>DynamicStudio</td><td></td></tr><tr><td>cylindrical lens</td><td>Newport</td><td></td><td>&amp;Phi;=12 mm</td></tr><tr><td>convex lens</td><td>Newport</td><td></td><td>f=700 mm</td></tr><tr><td>neutral density filter</td><td>Newport</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Calibration target</td><td></td><td></td><td>custom made</td></tr><tr><td>aerosol generator</td><td>TSI</td><td>TSI 9307-6</td><td></td></tr><tr><td>PULSE GENERATOR</td><td>Berkeley Nucleonics Corp</td><td>BNC 575</td><td></td></tr><tr><td>continuous laser</td><td></td><td>APGL-FN-532-1W</td><td></td></tr><tr><td>Digital camera</td><td>Nikon</td><td>Nikon D5200</td><td></td></tr><tr><td>Image processing</td><td>Matlab</td><td></td><td>custom code</td></tr><tr><td>wind tunnel support</td><td></td><td></td><td>custom made</td></tr><tr><td>laser level</td><td>BOSCH</td><td>GLL3-15X</td><td></td></tr><tr><td>angle meter</td><td>BOSCH</td><td>GAM220</td><td></td></tr></tbody></table>

experimental investigation of the flow structure over a delta wing via flow visualization methods

فمن المعروف جيدا أن مجال التدفق عبر جناح دلتا يهيمن على زوج من عداد الدورية الرائدة الدوامات (ليف). غير أن هذه الآلية ليست مفهومة جيدا. تقنية التصور تدفق طريقة غير تدخلية واعدة لتوضيح مجال التدفق معقدة مكانياً وزمنياً. إعداد تصور تدفق أساسي يتكون من ليزر ذات الطاقة العالية والعدسات البصرية لتوليد الورقة الليزر وكاميرا ومولد جسيمات الراسم ومعالج البيانات. إعداد نفق الرياح ومواصفات الأجهزة المعنية، وإعدادات المعلمة المقابلة تعتمد على ميزات التدفق للحصول عليها.
ويستخدم سلك الدخان العادي تدفق التصور سلك دخان لإثبات خط التدفق. ومع ذلك، يقتصر أداء هذا الأسلوب القرار المكانية الفقيرة عندما يجري في حقل تدفق معقدة. ولذلك، تم تطوير أسلوب تصور تحسين تدفق دخان. هذا الأسلوب يوضح مجال التدفق ليف العالمية الواسعة النطاق والهيكل تدفق طبقة القص الصغيرة في الوقت نفسه، يوفر مرجعاً قيماً لقياس فيلوسيميتري (PIV) الصورة في وقت لاحق مفصل الجسيمات.
ويتجلى في هذه الورقة، والتطبيق لتحسين تدفق الدخان التصور والقياس PIV دراسة الظواهر تدفق متقلب على جناح دلتا. يتم سرد الإجراءات ويحذر لإجراء التجربة، بما في ذلك إعداد نفق الرياح، والحصول على البيانات، وتجهيز البيانات. وتبين النتائج الممثل أن هذه الأساليب التصور تدفق اثنين تقنيات فعالة للتحقيق في مجال التدفق ثلاثي الأبعاد كما وكيفا.

ويبين الشكل 2d تاريخها وقت المواقع انهيار ليف. المنحنى الأسود إلى ليف بورتسيدي والمنحنى الأحمر تشير إلى الميمنة ليف. مقياس الوقت نونديمينسيوناليزيد بطول السرعة ووتر تيار مجاناً. معامل الارتباط بين هذين الوقت وتاريخها r = −0.53، مما يشير إلى وجود تفاعل ?...

Watch this Scientific Journal Video about Experimental Investigation of the Flow Structure over a Delta Wing Via Flow Visualization Methods at JoVE.com

Experimental Investigation of the Flow Structure over a Delta Wing Via Flow Visualization Methods

نقدم هنا، وضع بروتوكول لمراقبة تدفقات دوامة متقلب على جناح دلتا استخدام تقنية تصور تعديل تدفق دخان والتحقيق الآلية المسؤولة عن الذبذبات لمواقع توزيع دوامة الرائدة.

التحقيق التجريبية في هيكل التدفق عبر جناح دلتا عن طريق أساليب التصور تدفق

It is well known that the flow field over a delta wing is dominated by a pair of counter rotating leading edge vortices (LEV). However, their mechanism is ...

experimental-investigation-flow-structure-over-delta-wing-via-flow

Research

Education

JoVE Journal

JoVE Core

Civil Engineering

Mechanical Engineering

Engineering

Unit 1

Flow over Immersed Bodies

Force Vectors

SCIENTISTS IN ACTION

10.5K Views.  Hong Kong Polytechnic University. نقدم هنا، وضع بروتوكول لمراقبة تدفقات دوامة متقلب على جناح دلتا استخدام تقنية تصور تعديل تدفق دخان والتحقيق الآلية المسؤولة عن الذبذبات لمواقع توزيع دوامة الرائدة.

Video: Experimental Investigation of the Flow Structure over a Delta Wing Via Flow Visualization Methods

Investigating the Three-dimensional Flow Separation Induced by a Model Vocal Fold Polyp

The fluid-structure energy exchange process for normal speech has been studied extensively, but it is not well understood for pathological conditions. Polyps and nodules, which are geometric abnormalities that form on the medial surface of the vocal folds, can disrupt vocal fold dynamics and thus can have devastating consequences on a patient&#39;s ability to communicate. Our laboratory has reported particle image velocimetry (PIV) measurements, within an investigation of a model polyp located on the medial surface of an in&#160;vitro driven vocal fold model, which show that such a geometric abnormality considerably disrupts the glottal jet behavior. This flow field adjustment is a likely reason for the severe degradation of the vocal quality in patients with polyps. A more complete understanding of the formation and propagation of vortical structures from a geometric protuberance, such as a vocal fold polyp, and the resulting influence on the aerodynamic loadings that drive the vocal fold dynamics, is necessary for advancing the treatment of this pathological condition. The present investigation concerns the three-dimensional flow separation induced by a wall-mounted prolate hemispheroid with a 2:1 aspect ratio in cross flow, i.e. a model vocal fold polyp, using an oil-film visualization technique. Unsteady, three-dimensional flow separation and its impact of the wall pressure loading are examined using skin friction line visualization and wall pressure measurements.

Vocal fold polyps can disrupt vocal fold dynamics and thus can have devastating consequences on a patient&#39;s ability to communicate. Three-dimensional flow separation induced by a wall-mounted model polyp and its impact on the wall pressure loading are examined using particle image velocimetry, skin friction line visualization, and wall pressure measurements.

التحقيق في فصل التدفق ثلاثي الأبعاد الناجم عن نموذج بوليب أضعاف الصوتية

The fluid-structure energy exchange process for normal speech has been studied extensively, but it is not well understood for pathological conditions. ...

Bioengineering

Simultaneous Measurement of Turbulence and Particle Kinematics Using Flow Imaging Techniques

Numerous problems in scientific and engineering fields involve understanding the kinematics of particles in turbulent flows, such as contaminants, marine micro-organisms, and/or sediments in the ocean, or fluidized bed reactors and combustion processes in engineered systems. In order to study the effect of turbulence on the kinematics of particles in such flows, simultaneous measurements of both the flow and particle kinematics are required. Non-intrusive, optical flow measurement techniques for measuring turbulence, or for tracking particles, exist but measuring both simultaneously can be challenging due to interference between the techniques. The method presented herein provides a low cost and relatively simple method to make simultaneous measurements of the flow and particle kinematics. A cross section of the flow is measured using a particle image velocimetry (PIV) technique, which provides two components of velocity in the measurement plane. This technique utilizes a pulsed-laser for illumination of the seeded flow field that is imaged by a digital camera. The particle kinematics are simultaneously imaged using a light emitting diode (LED) line light that illuminates a planar cross section of the flow that overlaps with the PIV field-of-view (FOV). The line light is of low enough power that it does not affect the PIV measurements, but powerful enough to illuminate the larger particles of interest imaged using the high-speed camera. High-speed images that contain the laser pulses from the PIV technique are easily filtered by examining the summed intensity level of each high-speed image. By making the frame rate of the high-speed camera incommensurate with that of the PIV camera frame rate, the number of contaminated frames in the high-speed time series can be minimized. The technique is suitable for mean flows that are predominantly two-dimensional, contain particles that are at least 5 times the mean diameter of the PIV seeding tracers, and are low in concentration.

The technique described herein offers a low cost and relatively simple method to simultaneously measure particle kinematics and turbulence in flows with low particle concentrations. The turbulence is measured using particle image velocimetry (PIV), and particle kinematics are calculated from images obtained with a high-speed camera in an overlapping field-of-view.

قياس واحد من الاضطراب والجسيمات الكينماتيكا التدفق تقنيات التصوير باستخدام

Numerous problems in scientific and engineering fields involve understanding the kinematics of particles in turbulent flows, such as contaminants, marine ...

Airfoil Behavior: Pressure Distribution over a Clark Y-14 Wing

Source: David Guo, College of Engineering, Technology, and Aeronautics (CETA), Southern New Hampshire University (SNHU), Manchester, New Hampshire
An airfoil is a 2-dimensional wing section that represents critical wing performance characteristics. The pressure distribution and lift coefficient are important parameters that characterize the behavior of airfoils. The pressure distribution is directly related to the lift generated by airfoils. A Clark Y-14 airfoil, which is used in this demonstration, has a thickness of 14% and is flat on the lower surface from 30% of chord length to the back.
Here we will demonstrate how the pressure distribution around an airfoil is measured using a wind tunnel. A Clark Y-14 airfoil model with 19 pressure ports is used to collect pressure data, which is used to estimate the lift coefficient.

Source: David Guo, College of Engineering, Technology, and Aeronautics (CETA), Southern New Hampshire University (SNHU), Manchester, New Hampshire
An ...

JoVE Science Education

Aeronautical Engineering

Turbulence Sphere Method: Evaluating Wind Tunnel Flow Quality

Source: Jose Roberto Moreto and Xiaofeng Liu, Department of Aerospace Engineering, San Diego State University, San Diego, CA
Wind tunnel tests are useful in the design of vehicles and structures that are subjected to airflow during their use. Wind tunnel data are generated by applying a controlled air flow to a model of the object being studied. The test model usually has a similar geometry but is a smaller scale compared to the full-sized object. To ensure accurate and useful data is collected during low speed wind tunnel tests, there must be a dynamic similarity of the Reynolds number between the tunnel flow field over the testing model and the actual flow field over the full-sized object.
In this demonstration, wind tunnel flow over a smooth sphere with well-defined flow characteristics will be analyzed. Because the sphere has well-defined flow characteristics, the turbulence factor for the wind tunnel, which correlates the effective Reynolds number to the test Reynolds number, can be determined, as well as the free-stream turbulence intensity of the wind tunnel.

Turbulence Measurements at Varying Air Speeds

Source: Jose Roberto Moreto and Xiaofeng Liu, Department of Aerospace Engineering, San Diego State University, San Diego, CA
Wind tunnel tests are useful ...

Cross Cylindrical Flow: Measuring Pressure Distribution and Estimating Drag Coefficients

Source: David Guo, College of Engineering, Technology, and Aeronautics (CETA), Southern New Hampshire University (SNHU), Manchester, New Hampshire
The pressure distributions and drag estimations for cross cylindrical flow have been investigated for centuries. By ideal inviscid potential flow theory, the pressure distribution around a cylinder is vertically symmetric. The pressure distribution upstream and downstream of the cylinder is also symmetric, which results in a zero-net drag force. However, experimental results yield very different flow patterns, pressure distributions and drag coefficients. This is because the ideal inviscid potential theory assumes irrotational flow, meaning viscosity is not considered or taken into account when determining the flow pattern. This differs significantly from reality.
In this demonstration, a wind tunnel is utilized to generate a specified airspeed, and a cylinder with 24 ports of pressure is used to collect pressure distribution data. This demonstration illustrates how the pressure of a real fluid flowing around a circular cylinder differs from predicted results based on the potential flow of an idealized fluid. The drag coefficient will also be estimated and compared to the predicted value.

Cross Cylindrical Flow: Pressure Distribution &amp; Drag Coefficients

Source: David Guo, College of Engineering, Technology, and Aeronautics (CETA), Southern New Hampshire University (SNHU), Manchester, New Hampshire
The ...

Schlieren Imaging: A Technique to Visualize Supersonic Flow Features

Source: Jose Roberto Moreto, Jaime Dorado, and Xiaofeng Liu, Department of Aerospace Engineering, San Diego State University, San Diego, CA
Military jet fighters and projectiles can fly at incredible speeds that exceed the speed of sound, which means they are traveling at a supersonic speed. The speed of sound is the speed at which a sound wave propagates through a medium, which is 343 m/s. Mach numbers are used to gauge the flight speed of an object relative to the speed of sound.
An object traveling at the speed of sound would have a Mach number of 1.0, whereas an object traveling faster than the speed of sound has a Mach number greater than 1.0. The compressibility effects of air must be accounted for when traveling at such speeds. A flow is considered compressible when the Mach number is greater than 0.3. In this demonstration, Mach 2.0 supersonic flow over a cone will be analyzed by visualizing the formation of shock waves and compression waves in compressible flow using a Schlieren system.

Schlieren Imaging: Visualization of Supersonic Flow Features

Source: Jose Roberto Moreto, Jaime Dorado, and Xiaofeng Liu, Department of Aerospace Engineering, San Diego State University, San Diego, CA
Military jet ...

Flow Visualization in a Water Tunnel: Observing the Leading-edge Vortex Over a Delta Wing

Source: Jose Roberto Moreto, Gustaaf Jacobs and Xiaofeng Liu, Department of Aerospace Engineering, San Diego State University, San Diego, California
The delta wing, shown in Figure 1D, is a popular design in high-speed airplanes due to its superb performance in transonic and supersonic flight regimes. This type of wing has a small aspect ratio and high sweep angle, which reduces drag at high subsonic, transonic and supersonic flight regimes. The aspect ratio is defined as the wing span divided by the average chord <img align="middle" src="/files/ftp_upload/10459/10459eq1a.jpg" />.
An important advantage of the delta wing is its high stall angle. The stall of a delta wing is delayed compared to the stall of a high aspect ratio wing. This is because the lift of a delta wing is enhanced by the leading-edge vortex over the wing.
An effective way to observe this vortex flow phenomenon and study the vortex breakdown in a delta wing is by visualizing the flow in a water tunnel. By injecting dye in the flow surrounding a model from dye ports on the leading-edge, the vortex development and breakdown can be observed and its position measured. The data can also be used to estimate the stall angle.
<img src="/files/ftp_upload/10459/10459fig1.jpg" />
Figure 1. Typical wing planform shapes: A) Rectangular, with constant chord along span, B) elliptical, C) tapered, with variable chord along the span, and D) delta wing, an aft-swept wing with zero taper ratio.

Flow in a Water Tunnel: Leading-edge Vortex over a Delta Wing

Source: Jose Roberto Moreto, Gustaaf Jacobs and Xiaofeng Liu, Department of Aerospace Engineering, San Diego State University, San Diego, California
The ...

Measuring Turbulent Flows

Source: Ricardo Mejia-Alvarez and Hussam Hikmat Jabbar, Department of Mechanical Engineering, Michigan State University, East Lansing, MI
Turbulent flows exhibit very high frequency fluctuations that require instruments with high time-resolution for their appropriate characterization. Hot-wire anemometers have a short enough time-response to fulfill this requirement. The purpose of this experiment is to demonstrate the use of hot-wire anemometry to characterize a turbulent jet.
In this experiment, a previously calibrated hot-wire probe will be used to obtain velocity measurements at different positions within the jet. Finally, we will demonstrate a basic statistical analysis of the data to characterize the turbulent field.

Measuring Turbulent Flows Using Hot-Wire Anemometers

Source: Ricardo Mejia-Alvarez and Hussam Hikmat Jabbar, Department of Mechanical Engineering, Michigan State University, East Lansing, MI
Turbulent flows ...

Surface Dye Flow Visualization: A Qualitative Method to Observe Streakline Patterns in Supersonic Flow

Flow visualization around or on a body is an important tool in aerodynamics research. It provides a method to qualitatively and quantitatively study flow structure, and it also helps researchers theorize and verify fluid flow behavior. Flow visualization can be divided into two categories: off-the-surface visualization and surface flow visualization. Off-the-surface flow visualization techniques involve determining the flow characteristics around the body of interest. They include but are not restricted to particle image velocimetry (PIV), Schlieren imaging, and smoke flow visualization. These techniques can provide qualitative as well as quantitative data on the flow around a body. However, these techniques are generally expensive and difficult to set-up. Surface flow visualization techniques, on the other hand, involve coating the body of interest with a dye to study flow on the surface. These techniques, which are more invasive in practice, include dye flow visualization and, more recently, use pressure-sensitive paint, which gives a detailed image of the flow on the body&#39;s surface. This allows researchers to visualize different flow features, including laminar bubbles, boundary layer transitions, and flow separation. Dye flow visualization, the technique of interest in the current experiment, provides a qualitative picture of the surface flow and is one of the simplest and most cost-effective surface flow visualization methods, specifically for visualizing gaseous flows on a body.
In this experiment, the surface flow behavior on six bodies are studied in supersonic flow. The streakline patterns are obtained using the dye flow visualization technique, and the flow paths, degree of flow attachment and separation, and location and type of shocks are identified and studied from the flow images.

Surface Dye Flow: Streakline Patterns in Supersonic Flow

Flow visualization around or on a body is an important tool in aerodynamics research. It provides a method to qualitatively and quantitatively study flow ...

Visualization of Flow Past a Bluff Body

Source: Ricardo Mejia-Alvarez, Hussam Hikmat Jabbar and Mahmoud N. Abdullatif, Department of Mechanical Engineering, Michigan State University, East Lansing, MI
Owing to the non-linear nature of its governing laws, fluid motion induces complicated flow patterns. Understanding the nature of these patterns has been the subject of intense scrutiny for centuries. Although personal computers and supercomputers are extensively used to deduce fluid flow patterns, their capabilities are still insufficient to determine the exact flow behavior for complex geometries or highly inertial flows (e.g. when momentum dominates over viscous resistance). With this in mind, a multitude of experimental techniques to make flow patterns evident have been developed that can reach flow regimes and geometries inaccessible to theoretical and computational tools.
This demonstration will investigate fluid flow around a bluff body. A bluff body is an object that, due to its shape, causes separated flow over most of its surface. This is in contrast to a streamlined body, like an airfoil, which is aligned in the stream and causes less flow separation. The purpose of this study is to use hydrogen bubbles as a method of visualizing flow patterns. The hydrogen bubbles are produced via electrolysis using a DC power source by submerging its electrodes in the water. Hydrogen bubbles are formed in the negative electrode, which needs to be a very fine wire to ensure that the bubbles remain small and track fluid motion more effectively. This method is suitable for steady and unsteady laminar flows, and is based on the basic flow lines that describe the nature of the flow around objects. [1-3]
This paper focuses on describing the implementation of the technique, including details about the equipment and its installation. Then, the technique is used to demonstrate the use of two of the basics flow lines to characterize the flow around a circular cylinder. These flow lines are used to estimate some important flow parameters like flow velocity and the Reynolds number, and to determine flow patterns.

Flow Around a Bluff Body, Bubbles and Von Karman Vortex Street

Source: Ricardo Mejia-Alvarez, Hussam Hikmat Jabbar and Mahmoud N. Abdullatif, Department of Mechanical Engineering, Michigan State University, East ...