基于高速纹影技术的爆炸冲击波图像测量研究

为了获取爆炸波模拟装置出口处冲击波的演化过程和流场形态,更好地控制爆炸波模拟装置的加载波形,从而满足对武器装备的加载要求,开展了爆炸冲击波的可视化图像研究。利用反射式纹影成像原理,通过高速CCD成像单元结合一系列光学元件,设计了基于激光光源的高速纹影测量系统,实现了爆炸波的图像演变过程测量,并通过外部冲击波压力传感器进行了对比分析。研究表明,通过该纹影系统获取的爆炸冲击波阵面数量与冲击波压力传感器所测结果吻合,并且获取了冲击波、反射波的图像形态以及形成演化过程,同时通过多个冲击波阵面的图像数据获取了爆炸冲击波的速度信息。该结果为爆炸波的有效加载以及更好地理解冲击波压力的形成和演化规律提供了新的技术途径和分析基础。

应用高速纹影法对汽油机燃烧过程的研究

根据光学纹影法的基本原理和高速摄影技术,在可视化发动机台架上搭建了一套反射式纹影光路系统,使其能够较清晰准确地记录燃料初期蓝焰的扩散过程。通过对比,纹影图像比直接摄影图像能更早地观察到火焰的产生,火焰轮廓更大,能够反应火焰的变化形态。试验将此系统应用在汽油机燃烧过程的研究中,并分析了空燃比和负荷时汽油机火焰传播速度及火焰形态的影响。结果表明:在理论空燃比附近,随着混合气变浓,着火始点靠前,火焰传播速度加快,火焰的表面皱折变大;负荷的提高使得燃烧更加充分,着火提前,火焰传播速度提高,火焰皱折增大。

天然气/柴油双燃料发动机同轴喷射特性分析

利用高速纹影法进行了天然气/柴油双燃料发动机同轴喷射试验,分析了不同天然气喷射压力和环境压力对天然气喷射的3种轮廓线周长变化的影响.采用CFD软件进行了数值模拟,利用ENSIGHT软件对双燃料发动机同轴喷射进行了天然气体积分数和速度场分析.结果表明:随着天然气喷射压力的下降和环境背压升高,天然气射流的3种轮廓线周长均减小,且双燃料喷射比单燃料喷射的轮廓曲线波动剧烈;当天然气射流头部碰到柴油喷雾时,部分天然气会停在射流头部,影响整个射流的体积分数;天然气喷射压力越小,柴油对天然气射流的影响越大;从天然气射流头部到底部速度减小,在射流中部存在许多涡旋和涡量场,并且在柴油喷雾与天然气射流相互碰撞的区域出现了很小的湍流强度.

进入密闭容器冲击波超压的实验研究

分别利用电测的方法和高速纹影摄影的方法测得了密闭容器受到外部爆炸冲击波的作用后 ,腔体内部的冲击波超压和波阵面的传播过程 ,从而说明了外界的强冲击波能够透过密闭容器壁面进入腔体内部 ,而其强度不可忽略 ,尚能够对其内部人员产生严重的杀伤作用 .电测结果和高速纹影摄影结果的一致性 ,则更好地证明这一结论的可靠性 .文中还对这一结论产生的机理进行了初步分析 .

超声速条件下亚毫米液滴的变形破碎模态

以超声速气流中液滴变形破碎行为为研究内容,对水平激波管中承受激波冲击的亚毫米水液滴(0.44~1.09 mm)变形破碎过程进行了观测,实验激波马赫数范围为1.07~2.11。利用纹影法,结合高分辨率高速相机对不同破碎模态下液滴的变形破碎特征进行了记录,得到了袋状、多模态、剪切和爆炸式等破碎模式下的液滴纹影图像,分析了液滴运动参数的时空关系。得出了液滴变形阶段,液滴无量纲横向变形宽度以及液滴无量纲迎风面位移随无量纲时间的变化发展规律,并且得出在液滴初始直径相同时,不同液滴破碎模式的无量纲最大横向变形宽度的变化,其中袋状、多模态、剪切破碎模式的无量纲横向最大变形宽度均在1.15~1.61范围内变化,爆炸式破碎模式的无量纲横向最大变形宽度均在0.21~0.68范围内变化。