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슐리렌 이미징: 초음속 흐름 특징을 시각화하는 기술

Overview

출처: 호세 로베르토 모레토, 제이미 도라도, 샤오펑 리우, 항공 우주 공학부, 샌디에고 주립 대학, 샌디에고, 캘리포니아

군용 제트 전투기와 발사체는 소리의 속도를 초과하는 놀라운 속도로 비행 할 수 있으며, 이는 초음속으로 여행하는 것을 의미합니다. 소리의 속도는 음파가 343m/s인 매체를 통해 전파되는 속도입니다. 마하 번호는 소리의 속도에 따라 물체의 비행 속도를 측정하는 데 사용됩니다.

소리의 속도로 이동하는 물체는 마하 수가 1.0인 반면 소리의 속도보다 빠르게 이동하는 오브젝트는 마하 수가 1.0보다 큽습니다. 공기의 압축성 효과는 이러한 속도로 주행할 때 고려해야 합니다. 마하 수가 0.3보다 클 때 흐름은 압축 가능한 것으로 간주됩니다. 본 데모에서, 마하 2.0 초음속 흐름은 슐리렌 시스템을 사용하여 압축 성 유동에서 충격파 및 압축파의 형성을 시각화하여 분석될 것이다.

Procedure

1. 슐리렌 이미징 시스템을 사용하여 충격파 를 시각화

  1. 건조기 타워를 활성화하여 공기를 탈수합니다. 이것은 공기 흐름이 습기를 포함하지 않도록하고, 극음속 흐름으로 인해 시험 단면도의 국소 온도가 떨어질 때 얼음 형성을 방지할 것입니다.
  2. 테스트 섹션을 열고 15° 반각도 원뿔 모델을 지지 구조에 고정합니다.
  3. 테스트 섹션이 이물질이나 다른 물체가 없는지 확인한 다음 테스트 섹션을 닫습니다.
  4. 공기 흐름 제어의 주 밸브가 닫혀 있는지 확인한 다음 압축기를 켜서 공기 저장 탱크를 가압합니다. 압축기를 종료하기 전에 210 psi에 도달하도록 허용합니다.
  5. 고속 밸브의 컨트롤러를 켜고 표 1에 나열된 다음 매개 변수를 설정합니다.

표 1: 마하 2 실행에 대한 제어 매개 변수.

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Results

이 데모에서는 반 각도15도의 원뿔이 마하 2.0에서 초음속 흐름을 거쳤습니다. 도 3에서는 콘을 둘러싼 충격 절전 모드 및 팽창 팬이 관찰됩니다. 이론적으로 경사 충격은 33.9°의 각도로 원뿔 표면에서 형성되어야 합니다. 실험 각은 도 3B의 레드 라인에 의해 도시된 바와 같이 33.6°로 측정되었다. 이론적 데이터와 비교하여 퍼센트 오차는 1% 미만인 것으로 나타났습니다. 또?...

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Application and Summary

Schlieren 이미징 기술은 유체의 밀도 변화에 기초한 고전적인 광학 유량 시각화 기술입니다. 오목한 거울, 칼날, 광원으로 제작된 심플한 시스템입니다. 이 시스템을 통해 충격파 및 팽창 파와 같은 초음속 흐름 기능을 시각화할 수 있습니다. 그러나 이 기술은 저속 흐름에 대한 감도 제한이 있습니다.

schlieren 화상 진찰 방법은 다양한 응용 분야에 사용될 수 있습니다, 특히 유체...

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Tags
PL 0 ΔMV 25
ΔPV 100 DVL 100
DF 0.25 KP 1.1
LC OFF 티 (주) 0.01
RH 100 Td 0
RL 0 Rt 1
태양광 발전 -- 모텔 0
코로나 바이러스 -- ΔT 1
SV 17 D/R 레 브
MV -25 VD 레 브
모드 A MVF -25
MH 100 PH 100
ML 0
  1. 슐리렌 이미징 시스템의 빛과 냉각 팬을 켭니다.
  2. 광원에서 텍스트 섹션의 반대편에 용지를 놓습니다.
  3. 첫 번째 오목한 미러를 정렬하여 빛이 테스트 섹션을 통과할 수 있도록 합니다. 빛이 종이에 닿는지 확인합니다.
  4. 테스트 섹션을 통과하는 빛이 투영 화면에 반영되도록 두 번째 오목한 미러를 조정합니다.
  5. 두 번째 미러의 초점에 있도록 칼 가장자리를 조정합니다. 그리고 원하는 화질을 달성하기 위해 칼 가장자리의 조리개를 조정합니다.
  6. 카메라를 칼 가장자리 조리개 바로 앞에 배치하여 투사된 이미지를 기록합니다.
  7. 적절한 청력 보호 기능을 착용하고 건물 외부에 있는 공기 배기 근처에 아무도 없는지 확인하십시오.
  8. 빠른 밸브 컨트롤러에 공기 공급을 열고 시스템에 공기를 할 수있는 메인 밸브를 엽니 다.
  9. 투영된 이미지를 더 쉽게 볼 수 있도록 방의 조명을 끕니다.
  10. 풍구를 활성화합니다.
  11. 원뿔 모델 위에 마하 2 흐름의 셸리렌 이미지를 관찰한다.
  12. 밸브를 역순으로 닫아 풍문을 끕니다. 그런 다음 컨트롤러를 끕니다.
  13. 청력 보호를 제거하기 전에 모든 공기가 장치에서 방출 될 때까지 기다립니다.

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0:01

Concepts

3:01

Visualizing the Shock Wave in Supersonic Flow Over a Cone

6:10

Results

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