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Surface Dye Flow Visualisierung: Eine qualitative Methode zur Beobachtung von Stromlinien in Überschallströmungen

Überblick

Die Strömungsvisualisierung um oder an einem Körper ist ein wichtiges Werkzeug in der Aerodynamikforschung. Es bietet eine Methode, um die Strömungsstruktur qualitativ und quantitativ zu untersuchen, und es hilft Forschern auch, das Strömungsverhalten zu theoretisieren und zu überprüfen. Die Flussvisualisierung kann in zwei Kategorien unterteilt werden: die Visualisierung von Oberflächenund-Oberflächen und die Visualisierung des Oberflächenflusses. Off-the-Surface-Flow-Visualisierungstechniken beinhalten die Bestimmung der Strömungseigenschaften um den Körper von Interesse. Dazu gehören, sind aber nicht auf partikelbildalitisch (PIV), Schlieren-Bildgebung und Rauchflussvisualisierung beschränkt. Diese Techniken können sowohl qualitative als auch quantitative Daten über den Fluss um einen Körper liefern. Diese Techniken sind jedoch im Allgemeinen teuer und schwer einzurichten. Die Visualisierungstechniken für den Oberflächenfluss hingegen beinhalten die Beschichtung des Interessenkörpers mit einem Farbstoff, um den Fluss auf der Oberfläche zu untersuchen. Diese Techniken, die in der Praxis invasiver sind, umfassen die Visualisierung des Farbflusses und in jüngerer Zeit die Verwendung druckempfindlicher Farben, die eindetailliertesBild des Flusses auf der Körperoberfläche ergeben. Auf diese Weise können Forscher verschiedene Strömungsmerkmale visualisieren, einschließlich laminarer Blasen, Grenzschichtübergänge und Flusstrennung. Die Dye Flow Visualisierung, die Technik, die für das aktuelle Experiment von Interesse ist, liefert ein qualitatives Bild des Oberflächenflusses und ist eine der einfachsten und kostengünstigsten Oberflächenflussvisualisierungsmethoden, speziell zur Visualisierung gasförmiger Strömungen auf einem körper.

In diesem Experiment wird das Oberflächenflussverhalten an sechs Körpern im Überschallfluss untersucht. Die Streifenmuster werden mit der Farbflussvisualisierungstechnik ermittelt, und die Strömungspfade, der Grad der Strömungsbefestigung und -trennung sowie die Position und Art der Schocks werden anhand der Strömungsbilder identifiziert und untersucht.

Verfahren
  1. Beobachten von Streifenlinien im Überschallfluss
    1. Mischen Sie das fluoreszierende Farbstoffpulver und Mineralöl in einer Kunststoffschüssel. Fügen Sie kleine Mengen Mineralöl in Schritten in den Farbstoff, mischen kontinuierlich, bis eine halbviskose Mischung erhalten ist. Die Mischung sollte nicht runny sein.
    2. Montieren Sie den Stachel über der Überschall-Windkanal-Prüfkammer und verriegeln Sie ihn an Ort und Stelle. In dieser Demonstration wurde ein abblasender Überschall-Windkanal mit einem 6 in x

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Ergebnisse

Die Streifenflussmuster für die sechs in Tabelle 1 aufgeführten Modelle und Bedingungen sind unten dargestellt. Für den 2D-Keil wird ein gleichmäßiges Strömungsmuster über dem Körper beobachtet, wie in Abbildung 4dargestellt, außer in dem Bereich, in dem es eine Oberflächendeformität gibt, wodurch sich der Fluss trennt. Bei einem Winkel von 12°wird der Fluss entlang der Oberfläche nach oben abgelenkt. Dieser Effekt wird gespiegelt, wenn das Modell bei -12°a...

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Anwendung und Zusammenfassung

Streakline-Flussmuster über sechs Körper im Überschallfluss wurden mithilfe der Visualisierung von Oberflächenfarbstoffströmungen untersucht. Strömungsmuster über die 2D- und 3D-Keile zeigten, dass Spitzeneffekte eine dominierende Rolle bei der Bestimmung der Oberflächenflussstruktur spielen. Der Durchfluss über den Kegel wurde bei einem Umlenkbereich von 13° als vollständig befestigt gezeigt. Das stumpfe Nasenmodell war der erste Körper, der eine klare Trennlinie zeigte, wenn es in einem Winkel von 11° abge...

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Performing Dye Flow Visualization in Supersonic Flow

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