快响应PSP技术用于高超声速圆柱绕流的非定常压力测量

压敏涂料(PSP)技术是飞行器风洞实验大面积定量测压和流动显示的重要工具。为了发展非定常流动压力测量和脉冲风洞中全局压力测量能力,航天空气动力技术研究院开发了快速响应压敏涂料技术,与中科院化学所共同合作开发的压敏涂料采用PtTFPP作为发光基团,稳定性较强,持续光照下发光强度衰减为1.5%/h。采用自主研制的静态标定设备在标定腔内测量不同温度和压力条件下20mm×20mm涂料样片的表面发光强度来确定涂料的压力响应特性和Stern-Volmer公式,并设计制作了2套快响应时间动态标定设备,测得涂料典型响应时间在0.2ms。在中国航天空气动力技术研究院FD-03高超声速风洞中对平板圆柱装置进行了Ma=5的PSP试验,利用高速相机采集图像数据后,经过批量数据处理,采集频率为250Hz,得到了间隔时间4ms的连续压力场数据。结合纹影图像和油流图对得到的PSP结果进行了分析,利用同时采集的测压孔数据对PSP结果进行了比较。试验结果表明,快响应PSP技术可以更详细地显示流场结构,并能同时得到很好的定量压力数据。

压敏漆测量三角翼模型气动载荷的超声速风洞实验

采用压敏漆在超声速风洞中测量三角翼模型气动载荷,得到了应用压敏漆测压与天平测力相结合获取的三角翼模型气动载荷对比实验结果。简述了压敏漆原理、标定、试验设置和数字图像数据处理方法。由于尺寸限制,模型没有开设测压孔。对三角翼模型进行了数值计算,对试验和计算得到的结果进行了比较分析。

压敏漆图像数据处理技术

针对压敏漆工程应用的迫切需求,开发了压敏漆图像数据处理软件。采用了两种图像配准方法,并对二者的配准效果进行了对比。介绍了两种图像数据三维还原方法,采用直接线性变换将二维图像坐标与模型空间坐标联系起来,得到了模型表面的真实压力分布数据。引用作者在超声速风洞中完成的三角翼模型压敏漆试验的部分结果,验证了图像数据处理程序的有效性。

高速受限混合层结构和效应实验研究

受限混合层的流动主要是喷流与自由来流相互剪切形成的混合层受到壁面的限制而形成的一种流动．文章采用后向台阶平板模型研究了高速高压比条件下的受限混合层的典型流场结构以及冷却效率．实验自由来流Mach数为5，喷流的Mach数为1．28，喷流总压为0．2～0．7MPa，通过调整冷喷气流的总压，基于纹影流动显示技术获得喷口附近的激波结构特征和流动参数之间的关系．形成喷口附近波系的欠膨胀流动现象的深刻认识，提取波系特征与流动参数之间的规律．基于流动显示及实验测量结果，通过分析流场中大尺度结构的空间演化规律，揭示流动参数对于冷却效率的影响规律及物理内涵．采用快响应压敏漆（FRPSP）技术在高超声速风洞开展热流分布和冷却效率研究，获得了平板对受限混合层冷却效率的影响．

快速响应压敏涂料测试技术与应用

近年来快速响应压敏涂料测试技术发展迅速。对该技术在国内外的发展及其应用进行详细调研的基础上展开了全面的综述。首先描述了快响应压敏漆测试技术的特点、工作原理及其动态响应机理。然后详述了目前普遍应用的3种多孔结构快响应压敏涂料包括TLC-PSP、AA-PSP和PC-PSP。详细介绍了不同的动态标定设备,包括激波管、电磁阀、驻波管、射流振荡器和脉冲射流装置。归纳了几种主要的测量方法,包括点测量方法,相位平均法,高速图像采集法,双分量运动捕获方法,单次激发寿命法和颗粒法等。引用国内外快速响应PSP技术的典型应用案例,展示了快速响应PSP技术对非定常流动测量的优势。