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Visualisation de l'écoulement de colorants en surface : Une méthode qualitative pour visualiser les lignes de courant dans un écoulement supersonique

Vue d'ensemble

La visualisation des flux autour ou sur un corps est un outil important dans la recherche aérodynamique. Il fournit une méthode pour étudier qualitativement et quantitativement la structure du débit, et il aide également les chercheurs à théoriser et vérifier le comportement du flux de fluide. La visualisation des flux peut être divisée en deux catégories : la visualisation hors surface et la visualisation du débit de surface. Les techniques de visualisation du débit hors-surface consistent à déterminer les caractéristiques d'écoulement autour du corps d'intérêt. Ils comprennent, mais ne sont pas limités à la vélocimétrie d'image de particules (PIV), l'imagerie De Schlieren, et la visualisation du flux de fumée. Ces techniques peuvent fournir des données qualitatives ainsi que quantitatives sur le flux autour d'un corps. Cependant, ces techniques sont généralement coûteuses et difficiles à mettre en place. Les techniques de visualisation du débit de surface, d'autre part, impliquent le revêtement du corps d'intérêt avec un colorant pour étudier le flux sur la surface. Ces techniques, qui sont plus invasives dans la pratique, comprennent la visualisation du flux de teinture et, plus récemment, l'utilisation de peinture sensible à la pression, qui donne une image détaillée de l'écoulement sur la surfaceducorps. Cela permet aux chercheurs de visualiser différentes caractéristiques de débit, y compris les bulles laminaires, les transitions de couche limite et la séparation des flux. La visualisation du débit de teinture, la technique d'intérêt pour l'expérience actuelle, fournit une image qualitative du débit de surface et est l'une des méthodes de visualisation de flux de surface les plus simples et les plus rentables, spécifiquement pour visualiser les flux gazeux sur un corps.

Dans cette expérience, le comportement du flux de surface sur six corps est étudié dans le flux supersonique. Les modèles de ligne de stries sont obtenus en utilisant la technique de visualisation du flux de teinture, et les trajectoires de débit, le degré d'attachement et de séparation du débit, ainsi que l'emplacement et le type de chocs sont identifiés et étudiés à partir des images de débit.

Procédure
  1. Observation des lignes de stries dans le flux supersonique
    1. Mélanger la poudre de colorant fluorescent et l'huile minérale dans un bol en plastique. Ajouter de petites quantités d'huile minérale au colorant par incréments, en mélangeant continuellement jusqu'à ce qu'un mélange semi-visqueux soit obtenu. Le mélange ne doit pas être liquide.
    2. Montez la piqûre au-dessus de la chambre d'essai supersonique de soufflerie et verrouillez-la en place. Une soufflerie supersonique avec un 6 en x 4 dans la secti

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Résultats

Les schémas de débit de ligne de stries pour les six modèles et les conditions énumérées dans le tableau 1 sont indiqués ci-dessous. Pour le coin 2D, un modèle d'écoulement uniforme est observé sur le corps, comme le montre la figure 4, sauf dans la région où il y a une déformation de surface, ce qui provoque la séparation du flux. Lorsqu'il est incliné à 12degrés,le flux le long de la surface est dévié vers le haut. Cet effet est reflété lorsque le modèle est incli...

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Applications et Résumé

Des modèles de flux streakline sur six corps dans le flux supersonique ont été étudiés utilisant la visualisation de flux de colorant de surface. Les modèles de débit sur les coins 2D et 3D ont montré que les effets de pointe jouent un rôle dominant dans la détermination de la structure du débit de surface. Il a été démontré que le débit au-dessus du cône était entièrement attaché pour une plage de déviation de 13 degrés. Le modèle de nez émoussé a été le premier corps à montrer une ligne de s...

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Performing Dye Flow Visualization in Supersonic Flow

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