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流体力学流动演示实验流体力学演示实验包括流线流谱演示实验、流动演示实验两部分。
各实验具体内容如下：第1部分流线流谱演示实验1.1 实验目的1)了解电化学法流动显示原理。
2)观察流体运动的流线和迹线，了解各种简单势流的流谱。
3)观察流体流经不同固体边界时的流动现象和流线流谱特征。
1.2 实验装置实验装置见图1.1。
图1.1 流线流谱实验装置图说明：本实验装置包括3种型号的流谱仪，Ⅰ型演示机翼绕流流线分布，Ⅱ型演示圆柱绕流流线分布，Ⅲ型演示文丘里管、孔板、突缩、突扩、闸板等流段纵剖面上的流谱。
流谱仪由水泵、工作液体、流速调节阀、对比度调节旋钮与正负电极、夹缝流道显- 1 -示面、灯光、机翼、圆柱、文丘里管流道等组成。
1.3 实验原理流线流谱显示仪采用电化学法电极染色显示技术，以平板间夹缝式流道为流动显示平面，工作液体在水泵驱动下从显示面底部流出，工作液体是由酸碱度指示剂配制的水溶液，在直流电极作用下会发生水解电离，在阴极附近液体变为碱性，从而液体呈现紫红色。
在阳极附近液体变为酸性，从而液体呈现黄色。
其他液体仍为中性的橘黄色。
带有一定颜色的流体在流动过程中形成紫红色和黄色相间的流线或迹线。
流线或迹线的形状，反映了机翼绕流、圆柱绕流流动特性，反映了文丘里管、孔板、突缩、突扩、闸板等流道内流动特性。
流体自下而上流过夹缝流道显示面后经顶端的汇流孔流回水箱中，经水泵混合，中和消色，循环使用。
实验指导与分析如下：1)Ⅰ型演示仪。
演示机翼绕流的流线分布。
由流动显示图像可见，机翼右侧即向天侧流线较密，由连续方程和能量方程可知，流线密，表明流速大、压强低；而机翼左侧即向地侧流线较稀疏，表明速低、压强较高。
这表明机翼在实际飞行中受到一个向上的合力即升力。
本仪器通过机翼腰部孔道流体流动方向可以显示出升力方向。
此外，在流道出口端还可以观察到流线汇集后，并无交叉，从而验证流线不会重和的特性。
2)Ⅱ型演示仪。
演示圆柱绕流流线分布。
《现代流体测试技术》第三章流动显示技术刘宝杰，于贤君2015/6/15通过直观的影像可以看到什么？简单的物理现象可以揭示复杂的科学问题这些短片显示了气流的流动状态，都属于流动显示的范畴将看不见或者看不清的流动现象观测记录下来的方法就是流动显示。
要将复杂的流动现象显示出来，往往需要人为的创造条件，这就会形成不同的流动显示技术。
人们如何从“天圆地方”的认识转变到“地球是圆的”？人们的认识如何从“地心说”转变到“日心说”？人们从对各种物理现象的认识总是从最基本的感性层次开始，然后随着认识的加深而加以修正。
为什么要学习流动显示技术？•湍流的发现（O. Reynolds，1883）•激波的发现（E. Mach，1888）•附面层的发现（L. Prandtl，1904）•涡街（V. Karman，1919）•脱体涡流型（20世纪60年代）•湍流拟序结构/相干结构（S. J. Kline，1967）•大迎角分离流型（20世纪80年代）流体力学发展中的任何一次学术上的重大突破，及其应用于工程实际，几乎都是从对流动现象的观察开始的。
为什么要学习流动显示技术？⏹Da. Vinci（达. 芬奇，1452-1519）与流动显示湍流⏹Da. Vinci（达. 芬奇，1452-1519）与流动显示钝体绕流⏹O. Reynolds（雷诺，1842-1912）与流动显示Different Flow Phenomena in Tube流动显示技术的发展历史⏹Ernst Mach（马赫，1838-1916）与流动显示全尺寸风洞中车辆周围的烟线现代科学努力构造的世界图像不是来自推测，而是尽可能地来自事实，并依靠观察加以证实。
——马赫·E⏹L. Prandtl（普朗特，1875-1953）与流动显示Boundary Layer⏹S. J. Kline平板湍流附面层拟序结构的发现（Kline，1967）流动显示技术的发展历史达·芬奇雷诺马赫、普朗特Kline 被动记录（记录）主动观测（显示并记录）客观创造（创造环境，显示并记录）科学分析（有针对性地深入分析研究）科学技术发展的历史展示了人们对科学问题逐步认识的过程，也是我们研究问题最为合适的思考途径。
第８卷㊀第２期２０２３年３月气体物理ＰＨＹＳＩＣＳＯＦＧＡＳＥＳＶｏｌ.８㊀Ｎｏ.２Ｍａｒ.２０２３㊀㊀ＤＯＩ:１０.１９５２７/ｊ.ｃｎｋｉ.２０９６￣１６４２.１０００基于丝线流动显示技术的内转进气道起动性能实验余安远１ꎬ２ꎬ㊀曲俐鹏１ꎬ２ꎬ㊀刘建霞１ꎬ２ꎬ㊀杨大伟１ꎬ２ꎬ㊀李姝源１ꎬ㊀乐嘉陵１ꎬ２(１.中国空气动力研究与发展中心空天技术研究所ꎬ四川绵阳６２１０００ꎻ２.中国空气动力研究与发展中心高超声速冲压发动机重点实验室绵阳分部ꎬ四川绵阳６２１０００)ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔｏｎｔｈｅＳｔａｒｔｉｎｇＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆａｎＩｎｗａｒｄ￣ＴｕｒｎｉｎｇＩｎｌｅｔＢａｓｅｄｏｎＳｉｌｋ￣ＴｈｒｅａｄＦｌｏｗＶｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎＭｅｔｈｏｄＹＵＡｎ￣ｙｕａｎ１ꎬ２ꎬ㊀ＱＵＬｉ￣ｐｅｎｇ１ꎬ２ꎬ㊀ＬＩＵＪｉａｎ￣ｘｉａ１ꎬ２ꎬ㊀ＹＡＮＧＤａ￣ｗｅｉ１ꎬ２ꎬＬＩＳｈｕ￣ｙｕａｎ１ꎬ㊀ＬＥＪｉａ￣ｌｉｎｇ１ꎬ２(１.ＡｅｒｏｓｐａｃｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＣＡＲＤＣꎬＭｉａｎｙａｎｇ６２１０００ꎬＣｈｉｎａꎻ２.ＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｎＳｃｒａｍｊｅｔＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＣＡＲＤＣꎬＭｉａｎｙａｎｇ６２１０００ꎬＣｈｉｎａ)摘㊀要:采用丝线法流动显示技术ꎬ在高超声速冷流暂冲式下吹风洞开展了快速获取内转进气道起动性能的实验研究ꎮ实验在中国空气动力研究与发展中心(ＣＡＲＤＣ)Φ０.５ｍ高超声速风洞中进行ꎬ来流Ｍａｃｈ数为５ꎮ实验模型为椭圆转圆形内转进气道ꎬ总收缩比为５.８ꎬ内部收缩比为１.７ꎬ喉部为直径５０ｍｍ的圆形截面ꎮ模型的肩部区域种植了长度与间隔可更换的丝线ꎬ为了改善进气道的起动性能ꎬ模型进气道的内压缩段开设了可以动态堵塞的泄流孔ꎬ在喉道下游设置了可动态节流的节流锥ꎮ实验获得了丝线长度㊁相邻丝线间隔的推荐值ꎬ同时表明ꎬ丝线流动显示技术能够快速㊁准确㊁直观㊁方便地判断进气道的起动状态ꎬ并能定量给出流动分离起始位置与分离结构ꎬ所采用的丝线流动显示技术丰富了高超声速风洞实验的流场可视化方法库ꎮ研究还表明ꎬ采用丝线流动显示技术ꎬ所研究的内转进气道在Ｍａ＝５时处于双解区ꎬ实验给出了进气道重起动及退出不起动的一种可行方案ꎮ关键词:丝线流动显示方法ꎻ内转进气道ꎻ起动特性ꎻ高超声速风洞实验㊀㊀㊀中图分类号:Ｖ２１１.４８ꎻＶ２１１.７１文献标志码:Ａ收稿日期:２０２２￣０７￣０２ꎻ修回日期:２０２２￣１１￣２９基金项目:１９１２项目子项２０１９￣ＪＣＪＱ￣ＤＡ￣００１￣０５７项目第一作者简介:余安远(１９７４￣)㊀男ꎬ研究员ꎬ主要研究方向为机体/推进一体化与内外流耦合ꎮＥ￣ｍａｉｌ:ｓｃｍｙｙａｙ＠ｑｑ.ｃｏｍ通信作者简介:刘建霞(１９８３￣)㊀女ꎬ副研究员ꎬ主要研究方向为飞行器总体设计ꎮＥ￣ｍａｉｌ:ｌｉｕｊｉａｎｘｉａ２００２＠１２６.ｃｏｍＡｂｓｔｒａｃｔ:Ｗｉｔｈｓｏｍｅｓｉｌｋｔｈｒｅａｄｓｂｅｉｎｇｐｌａｎｔｅｄｏｎｔｈｅｓｈｏｕｌｄｅｒｏｆｔｈｅｉｎｌｅｔａｎｄｔｈｅｓｉｌｋ￣ｔｈｒｅａｄｆｌｏｗｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｂｅｉｎｇｕｓｅｄꎬｔｈｅｓｔａｒｔｉｎｇｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆａｎｉｎｗａｒｄ￣ｔｕｒｎｉｎｇｉｎｌｅｔｗｅｒｅｒｅｓｅａｒｃｈｅｄｉｎｈｙｐｅｒｓｏｎｉｃｃｏｌｄ￣ｆｌｏｗｂｌｏｗ￣ｄｏｗｎｗｉｎｄｔｕｎｎｅｌｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ.ＴｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｗｅｒｅｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｉｎａΦ０.５ｍｈｙｐｅｒｓｏｎｉｃｗｉｎｄｔｕｎｎｅｌｏｆＣｈｉｎａＡｅｒｏｄｙｎａｍｉｃｓＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＣｅｎｔｅｒ(ＣＡＲＤＣ).ＴｈｅＭａｃｈｎｕｍｂｅｒｏｆｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｗａｓ５.Ｔｈｅｉｎｌｅｔｗａｓａｎｅｌｌｉｐｔｉｃａｌ￣ｔｏ￣ｃｉｒｃｌｅｃｒｏｓｓ￣ｓｅｃｔｉｏｎｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｉｎｌｅｔｗｉｔｈａｔｏｔａｌｃｏｎｔｒａｃｔｉｏｎｒａｔｉｏｏｆ５.８ꎬａｎｉｎｔｅｒｎａｌｃｏｎｔｒａｃｔｉｏｎｒａｔｉｏｏｆ１.７ａｎｄａｄｉａｍｅｔｅｒｏｆ５０ｍｍａｔｔｈｅｔｈｒｏａｔｒｏｕｎｄ￣ｓｅｃｔｉｏｎ.Ｔｈｅｒｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄｌｅｎｇｔｈｏｆｔｈｅｓｉｌｋ￣ｔｈｒｅａｄａｎｄｔｈｅｒｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄｉｎｔｅｒｖａｌｏｆｔｈｅａｄｊａｃｅｎｔｓｉｌｋ￣ｔｈｒｅａｄꎬｂｏｔｈｏｆｗｈｉｃｈｉｎｆｌｕｅｎｃｅｔｈｅｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎｅｆｆｅｃｔｏｆｔｈｅｓｉｌｋ￣ｔｈｒｅａｄｆｌｏｗꎬｗｅｒｅｏｂｔａｉｎｅｄｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ.Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｃａｎｑｕｉｃｋｌｙꎬａｃｃｕｒａｔｅｌｙꎬｉｎｔｕｉｔｉｖｅｌｙꎬａｎｄｃｏｎｖｅｎｉｎｔｌｙｊｕｄｇｅｔｈｅｒｅａｌ￣ｔｉｍｅｓｔａｒｔｉｎｇｓｔａｔｅｏｆｔｈｅｉｎｗａｒｄ￣ｔｕｒｎｉｎｇｉｎｌｅｔｉｎｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓꎬａｎｄｃａｎｏｂｔａｉｎｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｆｌｏｗｓｔｒｕｃ￣ｔｕｒｅｏｆｔｈｅｓｅｐａｒａｔｉｏｎｚｏｎｅｗｈｅｎｔｈｅｉｎｌｅｔｄｏｅｓｎｏｔｓｔａｒｔ.Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓａｌｓｏｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｉｎｗａｒｄ￣ｔｕｒｎｉｎｇｉｎｌｅｔｈａｓｄｏｕｂｌｅｓｔａｔｅｓａｔＭａ＝５.Ａｆｅａｓｉｂｌｅｗａｙｆｏｒｔｈｅｉｎｌｅｔｔｏｒｅｓｔａｒｔｏｒｑｕｉｔｕｎｓｔａｒｔｉｎｇｗａｓｇｉｖｅｎ.Ａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅꎬｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｓｉｌｋ￣ｔｈｒｅａｄｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｅｎｒｉｃｈｅｓｔｈｅｆｌｏｗｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｌｉｂｒａｒｙꎬｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｆｏｒｔｈｅ第２期余安远ꎬ等:基于丝线流动显示技术的内转进气道起动性能实验ｓｔａｒｔｉｎｇｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｔｈｅｉｎｗａｒｄ￣ｔｕｒｎｉｎｇｉｎｌｅｔｉｎｗｉｎｄｔｕｎｎｅｌｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｓｉｌｋ￣ｔｈｒｅａｄｆｌｏｗｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄꎻｉｎｗａｒｄ￣ｔｕｒｎｉｎｇｉｎｌｅｔꎻｓｔａｒｔｉｎｇｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓꎻｈｙｐｅｒｓｏｎｉｃｗｉｎｄｔｕｎｎｅｌｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ引㊀言内转进气道具有压缩效率高㊁阻力小㊁易与飞行器集成㊁便于和圆形或准圆形燃烧室进行一体化设计等特点ꎬ已引起世界各国学者的广泛关注[１￣４]ꎮ然而ꎬ内转进气道的几何结构中缺乏自然溢流窗ꎬ使得其起动性能成为最令人关心的问题之一ꎮ当进气道不起动时ꎬ内转进气道的捕获流量和总压力恢复大幅降低ꎬ喉道的Ｍａｃｈ数也因不起动而异常降低ꎬ这大大减小了推进流道的做功能力ꎬ从而大大减小了发动机的推力ꎬ还因溢流增加了附加阻力以及唇罩的外阻ꎬ甚至可能改变飞行器的力矩特性ꎮ它还可能导致内流中的波系产生剧烈激波振荡ꎬ并在通道中产生巨大的动态冲击ꎬ形成具有高度破坏性的动态热力学载荷[５]而难以控制[６￣９]ꎮ因此ꎬ研究内转进气道的起动性能对于使用此类进气道的飞行器的可靠运行至关重要ꎮ数值计算表明ꎬ内转进气道的起动性能除了可由内流的宏观性能(如截面流量㊁Ｍａｃｈ数㊁总压恢复系数等)反映外ꎬ还可由内转进气道的内流流动结构来表征ꎮ目前ꎬ对内转进气道内流流动结构的研究仍处于对其流动特征的认识积累阶段ꎬ对其流动结构和机理的描述尚未得到明确共识ꎮ这是因为ꎬ一方面ꎬ内转进气道中存在难以消除的横向压力梯度ꎬ三维激波与三维边界层本身就异常复杂ꎬ而二者之间的干扰导致流动结构更加复杂ꎻ另一方面ꎬ要想观察内转进气道的内流ꎬ需要在这种进气道上开设玻璃观察窗ꎬ但三维空间异形曲面玻璃在理论上虽可根据Ｍａｌｕｓ定律[１０]形成无畸变设计方法ꎬ但加工制造精度的不足会导致加工出的异形面玻璃窗存在着足以干扰流场的较大畸变ꎮ因此ꎬ迫切需要开发合适的流场观察和诊断方法ꎬ以在实验中逐步获得㊁识别和理解内转进气道复杂的三维流动结构[１１]ꎮ在流动可视化方法库中ꎬ有许多方法可用于流动可视化ꎬ如ＰＳＰ㊁ＴＳＰ㊁油流㊁磷热谱图㊁红外图像㊁阴影纹影㊁灯丝㊁热线㊁烟线㊁粒子法等ꎮ这些方法与高速相机相结合ꎬ可形成有效的动态实时流动可视化ꎮ一些粒子㊁烟线等方法可以结合ＰＩＶ㊁ＮＰＬＳ等对流动结构进行表征ꎬ其中丝线流动显示技术是低速风洞实验中常用的流动可视化技术[１２￣１５]ꎮ使用这种方法ꎬ在实验模型内流壁面观察区域粘贴或种植一些合适长度的丝线ꎬ根据每条丝线所指示的流动方向ꎬ可以得到靠近壁面的流动附着和分离情况ꎮ随着科学技术的发展ꎬ数码相机的分辨率和帧频都有了很大的提高ꎮ这使得使用丝线方法进行高超声速流动实时显示成为可能ꎮＰｈｏｔｒｏｎ公司在这些实验中生产的ＳＡ￣５高速相机ꎬ根据成像分辨率的大小ꎬ可以提供１００万帧频的最大拍摄速度ꎬ并且可以连接不同类型的镜头ꎬ以满足拍摄不同流场的需要ꎮ它可以拍摄整个风洞运行期间视窗流场流动的全方位照片ꎬ通过控制丝线的长度㊁直径㊁材质和间距ꎬ利用丝线流动显示技术和高速摄影技术ꎬ能获得观察对象壁面复现的流型流谱ꎬ已成为一种成熟的低速风洞流动显示技术ꎮ文献[１６]的研究表明ꎬ丝线方法在激波风洞中具有快速响应的能力ꎬ能够在毫秒量级瞬时设备中实时显示局部近壁流动特性ꎮ借鉴该文使用丝线的方法ꎬ本文在常规暂冲式下吹风洞中开展了高Ｍａｃｈ数内转进气道内流的丝线流动显示方法研究ꎬ并通过丝线流动显示方法开展了高超声速内转进气道起动性能的研究ꎮ１㊀模型与设备１.１㊀实验模型实验中使用的内转进气道的模型配置如图１所示[１７]ꎮ图中ꎬ内转进气道的设计Ｍａｃｈ数为６.５ꎬ总收缩比为５.８ꎬ内部收缩比为１.７ꎮ进气道采用双波系[１８]基准流场ꎬ并采用轴对称密切流面法构造得到ꎮ进气道的捕获口接近椭圆形ꎬ喉道截面为圆形ꎬ截面过渡方式为椭圆转圆ꎮ喉道后为等直隔离段ꎮ进气道捕获口面沿流向长度约为４４０ｍｍꎬ从口面前缘到喉部的长度为６００ｍｍꎬ喉部圆截面直径为５０ｍｍꎬ隔离长度为３００ｍｍꎮ３３气体物理２０２３年㊀第８卷(ａ)Ｔｈｒｅｅ￣ｖｉｅｗｇｅｏｍｅｔｒｙ㊀(ｂ)Ｔｈｒｅｅ￣ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｍｏｄｅｌｉｎｇ图１㊀进气道数模Ｆｉｇ.１㊀Ｉｎｌｅｔｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ:ｔｈｅｄｉｇｉｔａｌｇｅｏｍｅｔｒｉｃｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｉｎｗａｒｄ￣ｔｕｒｎｉｎｇｉｎｌｅｔ实验模型由进气道主体㊁泄流机构㊁节流机构以及支撑机构组成ꎮ进气道主体由进气道压缩段与等面积圆形隔离段通过法兰连接而成ꎬ主体材料选用不锈钢(１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ)ꎮ泄流机构安装在进气道的肩部ꎬ其上开设泄流区ꎬ包括若干直径３ｍｍ的泄流孔ꎬ所有泄流孔与模型内部的一个空腔相连ꎬ空腔的出口设置在进气道的外壁面上ꎬ并开设可以动态开关的门ꎬ在实验中可以实时控制该泄流门ꎬ从而动态控制泄流的开关[１９]ꎮ节流机构由电机与堵块构成ꎬ通过动态控制电机实现对进气道的节流ꎬ节流机构安装在模型的支撑上ꎮ模型的支撑机构选用３０ＣｒＭｎＳｉꎬ一端与进气道主体相连ꎬ另一端架设在风洞的攻角机构上ꎮ模型的风洞安装照片如图２所示ꎮ为了快速识别进气道的起动状态ꎬ使用丝线法流动显示技术ꎬ在进气道豁口附近的肩部安装了丝线模块ꎮ将丝线布置在进气道豁口附近的肩部ꎬ是因为此处流动结构易于观察ꎬ且是进气道是否起动的特征区域ꎮ丝线模块可以互换ꎬ不同模块的丝线参数(长度㊁间隔或种植密度等)不同ꎬ以开展包括丝线长度和间隔(丝线分布密度)等的参数化研究ꎮ丝线更换块位置如图３所示ꎮ图２㊀模型及支撑等附件及在风洞实验段的照片Ｆｉｇ.２㊀Ｗｈｏｌｅｍｏｄｅｌａｎｄｉｔｓｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｎｔｈｅｔｕｎｎｅｌ图３㊀进气道肩部的丝线结构Ｆｉｇ.３㊀Ｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔｂｌｏｃｋｗｉｔｈｓｉｌｋ￣ｔｈｒｅａｄ(ｗｉｔｈｂｌｅｅｄｉｎｇｏｒｉｆｉｃｅｓ)丝线起始位置距进气道前缘２６０ｍｍ处ꎮ丝线的粘贴和固定方法如下:在丝线更换块的表面上整齐地开设直径为１ｍｍ㊁间距为５ｍｍ的针眼ꎬ以方便种植丝线ꎮ丝线的材料选用柔质棉线ꎮ为了防止实验中丝线从丝线孔滑脱ꎬ将丝线在背风面打结并使用速干胶将结节固定在背风面上ꎮ由于泄流会改变进气道的起动性能ꎬ为了防止大量丝线孔(在研究丝线种植密度影响时有很多丝线孔未种植４３第２期余安远ꎬ等:基于丝线流动显示技术的内转进气道起动性能实验丝线)存在的泄流对实验结果形成干扰ꎬ在丝线种植区域的背面使用密封胶垫将整个丝线区域压实ꎬ从而杜绝了丝线孔泄流的问题ꎮ图４是种植丝线后的替换块背面照片ꎮ图４㊀丝线模块的种植(左:密封前ꎻ右:密封后)Ｆｉｇ.４㊀Ｂａｃｋｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｏｆｔｈｅｓｉｌｋｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔ(ｌｅｆｔ:ｗｉｔｈｏｕｔｓｅａｌｉｎｇꎻｒｉｇｈｔ:ｗｉｔｈｓｅａｌｉｎｇ)１.２㊀实验设备实验在中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所Φ０.５ｍ高超声速风洞中进行ꎮ该风洞是一个高超声速常温暂冲式下吹风洞ꎮ喷管出口直径为０.５ｍꎬ喷管出口置于一个较大的密封实验舱内ꎬ实验舱下游安装扩压器ꎬ其后接引射器ꎬ并与大气相通ꎮ为了防止实验段出现冷凝现象ꎬ在来流的上游使用电加热方法适当提高来流气流的总温ꎮ风洞名义Ｍａｃｈ数为５~１０ꎬ来流单位Ｒｅｙｎｏｌｄｓ数为(０.３５~５.６)ˑ１０７/ｍꎬ风洞实验时间范围为６０~３６０ｓꎮ本实验采用Ｍａ＝５的喷管ꎬ实验段单位Ｒｅｙｎｏｌｄｓ数为２.４４ˑ１０７/ｍꎮ表１给出了实验段主要参数ꎮ表１㊀风洞实验段参数Ｔａｂｌｅ１㊀ＰａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｔｈｅｗｉｎｄｔｕｎｎｅｌＮｏ.Ｍａ０ｔｏｔａｌｐｒｅｓｓｕｒｅ/Ｐａｔｏｔａｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ/ＫＲｅ/ｍ－１１４.９５１ ０１３ˑ１０６３５０２.４４ˑ１０７１.３㊀拍摄系统实验使用了两套拍摄系统ꎬ一套使用ＳＡ￣５高速相机拍摄进气道肩部的丝线流图像ꎮ帧频率选择为１０００~１５００ｆ/ｓꎬ曝光时间为１/１０００~１/３０００ｓꎮ相机固定在顶板外侧(顶板内侧是实验段)ꎮ为了拍摄需要ꎬ在顶板上安装玻璃窗ꎮ为了获得清晰的丝流图像ꎬ在风洞实验舱前上位置固定安装一个大功率ＬＥＤ灯ꎬ以照亮模型内通道中拍摄区域的丝线ꎬ以匹配高速相机的高帧频和短曝光时间ꎮ整个记录系统的布置如图５所示ꎮ图５㊀丝线拍摄系统Ｆｉｇ.５㊀Ｓｋｅｔｃｈｏｆｔｈｅｓｉｌｋ￣ｔｈｒｅａｄｒｅｃｏｒｄｉｎｇｓｙｓｔｅｍ另一套使用第二台ＳＡ￣５Ａ高速相机拍摄内转进气道的波系阴影照片ꎮ图６显示了布置在实验段观察窗光路上的阴影系统主要部件的照片ꎮ在图中ꎬ点光源发出的光被球面反射器反射形成平行光ꎬ然后垂直通过进气道的子午面ꎬ并通过球面镜反射ꎬ最后进入高速相机并记录在ＣＣＤ中ꎮ图６㊀波系阴影拍摄系统Ｆｉｇ.６㊀Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｆｏｒｔｈｅｓｃｈｌｉｅｒｅｎｗａｖｅｓ２㊀数值研究２.１㊀计算设置为了预测可能的实验结果ꎬ本文开展了内转进气道起动性能的ＲＡＮＳ数值计算ꎮ计算软件为ＡＨＬ３Ｄ并行计算流体软件[２０]ꎮ湍流模型采用ｋω￣ＳＳＴ模型ꎬ空间无黏通量采用ＳｔｅｇｅｒＷａｒｍｉｎｇ格式分裂ꎬ流体介质采用理想气体ꎮ计算区域离散为结构化网格ꎮ参考文献[２１]中的数值方法分别使用来流流场和零初场对计算区域进行初始化ꎮ计算区域的边界为自由流边界㊁无滑移绝热壁边界㊁对称面边界和自由压力出口边界ꎮ采用有限体积法和时间相关法推进计算ꎬ直至流场收敛(喉道截面流量残差㊁速度残差降至１０－４以下)ꎮ２.２㊀计算结果与分析数值计算[１７ꎬ２２]得到了进气道在表１条件下的双解ꎬ三维流场分别如图７(ａ)㊁(ｂ)所示ꎮ其中ꎬ图７(ａ)为起动流场ꎬ图７(ｂ)为不起动流场ꎮ对比这两个流场可见ꎬ不起动的流场在进气道肩部形成５３气体物理２０２３年㊀第８卷了较大的分离ꎬ该分离除了对内流形成较大影响外ꎬ还对主激波有所破坏ꎮ仔细观察还可发现不起动时的分离激波导致了唇口处出现较大的额外溢流ꎮ(ａ)Ｓｔａｒｔｅｄｉｎｌｅｔ㊀㊀㊀(ｂ)Ｕｎｓｔａｒｔｅｄｉｎｌｅｔ图７㊀进气道双解的三维流场[１７]Ｆｉｇ.７㊀Ｄｏｕｂｌｅ￣ｓｏｌｕｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｉｎｗａｒｄ￣ｔｕｒｎｉｎｇｉｎｌｅｔ[１７]图８显示了双解流场的对称平面上波系结构ꎮ图８(ａ)是起动时的流场对称面ꎬ图８(ｂ)是不起动时的流场对称面ꎮ两图对比同样显示了不起动的进气道在肩部出现了特别明显的流动分离ꎬ并产生了一道分离激波ꎬ该分离激波与主激波汇聚ꎬ导致主激波在唇口外出现不同寻常的翘起ꎮ图中显示的激波将与实验中获得的阴影波系统进行比较ꎮ(ａ)Ｓｔａｒｔｅｄｉｎｌｅｔ(ｂ)Ｕｎｓｔａｒｔｅｄｉｎｌｅｔ图８㊀进气道双解的对称面流场[１７]Ｆｉｇ.８㊀Ｄｏｕｂｌｅ￣ｓｏｌｕｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｉｎｌｅｔａｔｓｙｍｍｅｔｒｉｃｐｌａｎｅ[１７]６３第２期余安远ꎬ等:基于丝线流动显示技术的内转进气道起动性能实验从图７和图８还可以看出ꎬ如果无法观察到内部流场ꎬ则很难在实验中区分内转进气道的起动状态和外部压缩形成的唇口外激波ꎮ计算结果之所以很容易区分进气道是否起动ꎬ完全是因为计算得到的内部流场差异明显且清晰可见ꎮ至于进气道唇口外侧的激波ꎬ如果没有一个起动的进气道作为对比源ꎬ特别是没有内部流场做参照ꎬ仅凭阴影波系也很难判别进气道是否起动ꎮ很显然ꎬ进气道内流特征是判别进气道起动状态的根本依据ꎮ由于本文实验的内转进气道存在起动和不起动的双解ꎬ进气道肩部的流动结构必然不同ꎮ进气道起动和不起动之间的差异ꎬ在进气道肩部形成了是否存在分离㊁分离区的结构大小的差异ꎮ从图７和图８可以看出ꎬ当进气道不起动时ꎬ其肩部会形成较大的分离ꎬ分离范围向前方延伸ꎬ如图９的壁面摩擦力线所示ꎮ为了进行比较ꎬ图中还给出了起动进气道的摩擦线ꎮ(ａ)Ｓｔａｒｔｅｄｉｎｌｅｔ(ｂ)Ｕｎｓｔａｒｔｅｄｉｎｌｅｔ图９㊀进气道双解的壁面摩擦力线[１７]Ｆｉｇ.９㊀Ｄｏｕｂｌｅ￣ｓｏｌｕｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｉｎｌｅｔｗｉｔｈｆｒｉｃｔｉｏｎｌｉｎｅｓ[１７]图１０给出了由前体内壁面附近释放的某些流动迹线ꎬ同样显示出流动特征存在明显区别的进气道双解ꎮ从图中可以看出ꎬ当进气道不起动时ꎬ进气道肩部附近有非常明显的逆流ꎮ逆流向上游延伸所到达的位置与图９的摩擦线所展示的一致ꎮ实际上这就是分离区的分离起始线ꎬ并且逆流的结束也与分离区的重新附着相对应ꎮ从图１０中还可以看出ꎬ分离流还显示了肩部的空间涡流结构ꎮ这种涡流结构特别复杂ꎬ上游壁面流线从侧面和顶部越过分离区ꎬ部分流线在流向下游的过程中受到分离区的影响而被卷入分离区ꎬ形成横向有旋转的逆流ꎬ并被旋转抛出分离区ꎬ流向下游ꎬ而整个分离区流动处于动态平衡ꎬ故能相对稳定地存在于进气道肩部ꎮ(ａ)Ｓｔａｒｔｅｄｉｎｌｅｔ(ｂ)Ｕｎｓｔａｒｔｅｄｉｎｌｅｔ图１０㊀进气道双解下由前体内壁释放的某些流动迹线(空间视图)[１７]Ｆｉｇ.１０㊀Ｓｏｍｅｓｔｒｅａｍｌｉｎｅｓｒｅｌｅａｓｅｄｆｒｏｍｆｏｒｅｂｏｄｙｗａｌｌｕｎｄｅｒｄｏｕｂｌｅ￣ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ(３Ｄｖｉｅｗ)[１７]显然ꎬ前文中的不同起动状态对应着不同的摩擦线和肩部壁面上的不同流线ꎮ这些相应的流动结构特征差异都是判别进气道起动状态的物理依据ꎮ为了给后面的实验提供对比ꎬ基于上述进气道双解在进气道肩部流线的差异ꎬ从丝线流动显示用相机的拍摄角度出发ꎬ对计算流场壁面流线进行观７３气体物理２０２３年㊀第８卷察ꎬ图１１给出了双解的进气道肩部极限流线视图ꎬ这两个视图展现的流线流动特征区别明显ꎬ分别对应进气道的起动状态和不起动状态ꎮ(ａ)Ｓｔａｒｔｅｄｉｎｌｅｔ(ｂ)Ｕｎｓｔａｒｔｅｄｉｎｌｅｔ图１１㊀进气道双解对应的肩部极限流线(俯视图)[１７]Ｆｉｇ.１１㊀Ｔｈｅｌｉｍｉｔｓｔｒｅａｍｌｉｎｅｓｏｎｉｎｌｅｔｓｈｏｕｌｄｅｒｕｎｄｅｒｄｏｕｂｌｅ￣ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ(ｖｅｒｔｉｃａｌｖｉｅｗ)[１７]从图中可以看出ꎬ当进气道起动时ꎬ进气道的肩部从上游到下游流动平稳均匀ꎻ而当进气道没有起动时ꎬ进气道肩部有一个较大的逆流区(实际上就是分离区)ꎮ同时ꎬ逆流区的前沿ꎬ即分离起始线清晰可见ꎻ逆流区的后缘已经深入进气道的内部通道ꎬ实验时处于相机的拍摄盲区而没有得到ꎮ这里给出的是两个典型的流谱ꎬ是本文丝线法流动显示技术在高超声速内转进气道实验中顺利应用的物理依据ꎮ３㊀实验结果与分析实验在Ｍａ＝５和０ʎ攻角㊁０ʎ侧滑角下进行ꎮ首先通过丝线模块的替换获得了不同参数的丝线效果ꎻ并通过丝线流谱与数值计算的对比ꎬ获得丝线流谱与进气道起动性能的对应关系ꎻ然后利用丝线法ꎬ并通过动态节流以及动态开关泄流门ꎬ研究进气道的起动性能ꎮ３.１㊀丝线参数的选择实验首先开展了丝线间隔对流动显示效果的影响实验ꎬ丝线种植间隔取５ꎬ１０ꎬ１５ｍｍꎬ丝线长取１０ｍｍꎬ结果表明ꎬ５ｍｍ间隔时丝线过密ꎬ容易相互纠缠打结ꎻ１５ｍｍ间隔时ꎬ丝线略有稀疏ꎮ同时分析可知ꎬ丝线种植间隔越小ꎬ丝线分布密度越大ꎬ使得种植的难度也越大ꎮ因此本研究选择１０ｍｍ作为丝线的种植间隔ꎮ接着开展了在种植间隔为１０ｍｍ的情况下丝线长度的参数化实验ꎮ在丝线长度分别为５ꎬ１０和１５ｍｍ的条件下ꎬ１５ｍｍ长的丝线易相互缠结ꎬ影响流动显示效果ꎬ如图１２(ａ)㊁(ｂ)所示ꎻ当丝线长度取５ｍｍ时ꎬ由于其相对硬度较大ꎬ不仅易形成对流动有干扰的扰动源ꎬ还容易分叉变细ꎬ影响显示清晰度ꎬ如图１２(ｃ)所示ꎻ而１０ｍｍ长的丝线具有良好的跟踪和响应特性ꎬ可以满足实验的需要ꎬ如图１２(ｄ)所示ꎮ因此下文主要采用间隔１０ｍｍ㊁丝线长度１０ｍｍ的丝线参数进行进一步研究ꎮ(ａ)Ｌｅｎｇｔｈ:１５ｍｍ(ｓｔａｒｔｉｎｇｓｔａｔｅ)(ｂ)Ｌｅｎｇｔｈ:１５ｍｍ(ｕｎｓｔａｒｔｉｎｇｓｔａｔｅ)(ｃ)Ｌｅｎｇｔｈ:５ｍｍ８３第２期余安远ꎬ等:基于丝线流动显示技术的内转进气道起动性能实验(ｄ)Ｌｅｎｇｔｈ:１０ｍｍ图１２㊀丝线长度研究结果Ｆｉｇ.１２㊀Ｌｅｎｇｔｈｏｆｔｈｅｓｉｌｋ￣ｔｈｒｅａｄｓ３.２ 无节流时的开车起动性能当内转进气道未节流时ꎬ对有泄流和无泄流进气道的起动性能进行了实验研究ꎮ典型实验过程为:１)无泄流开车实验:实验前首先将模型降至实验段均匀区下方ꎬ并控制节流锥远离进气道出口ꎬ泄流门初始设置为关闭状态ꎻ然后风洞开车ꎬ待风洞流场稳定后利用风洞的投放机构将进气道投放进实验段均匀区内ꎬ同步进行丝线与阴影的动态拍摄ꎻ２)有泄流开车实验:除了打开泄流门外ꎬ其余与无泄流开车实验一致ꎮ图１３(ａ)㊁(ｂ)分别给出了无节流无泄流㊁无节流有泄流时的开车后丝线流动显示结果ꎮ(ａ)Ｗｉｔｈｏｕｔｂｌｅｅｄｉｎｇ(ｂ)Ｗｉｔｈｂｌｅｅｄｉｎｇ图１３㊀丝线法得到的有无泄流的进气道起动状态Ｆｉｇ.１３㊀Ｓｉｌｋｔｈｒｅａｄ￣ｇｒａｐｈｓｏｆｉｎｌｅｔｗｉｔｈ/ｗｉｔｈｏｕｔｂｌｅｅｄｉｎｇ从图中可以看出ꎬ无泄流时开车ꎬ内转进气道肩部下游的每根丝线都呈现出杂乱无序的流谱ꎬ而多根丝线的流谱大致显示为一个带有起始分离线的大分离区ꎬ这与图１１(ｂ)相比具有良好的相似性ꎻ而有泄流时开车ꎬ丝线显示的流谱图均整齐地指向下游ꎬ与图１１(ａ)所示一致ꎮ结合上述分析可知ꎬ没有泄流时开车ꎬ进气道没有起动ꎻ有泄流时开车ꎬ进气道起动ꎮ进一步比较图１１和图１３可见ꎬ丝线法的实验结果与数值计算结果吻合良好ꎬ表明数值计算比较准确地模拟了起动与不起动状态ꎮ图１１和图１３的对比还表明ꎬ丝线流动显示方法可以反映内转进气道的流动状态ꎬ是一种方便㊁实时㊁经济㊁快速ꎬ可用于冷流高超风洞内流实验的流动显示方法ꎮ以下分析进一步表明ꎬ丝线流动显示方法较阴影法更能准确有效地判断进气道的起动状态ꎮ图１４所示为与图１３相同的状态下得到的进气道波系阴影照片ꎮ从上述丝线法与对应图１４的比较可以看出ꎬ这两个阴影分别对应进气道的起动状态和不起动状态ꎮ然而ꎬ这两张阴影照片之间的差异并不太大ꎮ换言之ꎬ很难说这两张阴影照片中的哪一张能代表起动状态或不起动状态ꎬ也许两图分别表示进气道临界起动与起动状态ꎬ或者表示不起动状态与临界起动状态ꎬ总之并不能准确有效地做出判别ꎮ这与上面图７和图８中的结论一致ꎬ即仅通过外部波系结构很难准确快速判别进气道的起动状态ꎮ(ａ)Ｗｉｔｈｏｕｔｂｌｅｅｄｉｎｇ(ｂ)Ｗｉｔｈｂｌｅｅｄｉｎｇ图１４㊀阴影波系法得到的有无泄流进气道的起动状态Ｆｉｇ.１４㊀Ｓｈａｄｏｗ￣ｇｒａｐｈｓｏｆｉｎｌｅｔｗｉｔｈ/ｗｉｔｈｏｕｔｂｌｅｅｄｉｎｇ既然仅通过图１４中的两张阴影照片较难识别进气道的流动状态ꎬ而通过图１３所示的丝线流谱９３气体物理２０２３年㊀第８卷则可以快速㊁准确㊁直接识别进气道的流动状态ꎮ这充分显示了丝线法流动显示技术在判断高超声速内转进气道起动状态时的优势ꎮ进气道的开车实验结果显示ꎬ未泄流的进气道不能起动ꎬ而泄流的进气道可以起动ꎮ这表明ꎬ要想获得起动的进气道ꎬ类似泄流这样的流动控制必不可少ꎮ３.３㊀动态泄流对进气道起动性能的影响由于无泄流进气道在风洞开车时不起动ꎬ为了获得此时的起动性能ꎬ必须进行动态泄流控制ꎮ基于丝线流动显示方法ꎬ本文接着开展了动态泄流对进气道起动性能的影响研究ꎬ典型的实验过程有两种(方括号中给出的是当前动作下进气道的状态ꎬ或是与此前的动作及结果综合得到的有关起动的结论ꎬ是否起动均使用丝线流动显示方法判断):１)泄流门关闭ꎬ节流锥远离进气道出口ң风洞开车ң进气道投放[进气道不起动]ң打开泄流门[进气道起动]ң关闭泄流门[进气道依然保持起动状态]ң打开泄流门[进气道依然起动]ң关闭泄流门[进气道依然保持起动状态]ң打开泄流门[进气道依然起动]ң模型退出ң风洞关车ꎮ２)泄流门打开ꎬ节流锥远离进气道出口ң风洞开车ң进气道投放[进气道起动]ң关闭泄流门[进气道依然起动]ң打开泄流门[进气道依然起动]ң关闭泄流门[进气道依然保持起动状态]ң打开泄流门[进气道依然起动]ң模型退出ң风洞关车ꎮ实验中反复开关泄流门主要是开展重复性实验ꎬ实验结果也显示了良好的重复性ꎮ３.４㊀有泄流时的进气道自起动性能实验(节流实验)使用丝线流动显示方法开展了有泄流时进气道自起动性能实验ꎬ典型的实验过程与结果(方括号意义同前所述)为:泄流门打开ꎬ节流锥远离进气道出口ң风洞开车ң进气道投放[进气道起动]ң节流直到出现进气道振荡[进气道不起动]ң撤销节流[进气道重新恢复起动]ꎮ由此可见ꎬ有泄流的进气道在实验Ｍａ＝５时是一个可以自起动的进气道ꎮ图１５给出了不起动时的某两个时刻下获得的丝线流谱照片ꎮ两幅照片显示ꎬ进气道不起动时ꎬ分离区内的丝线无法处于稳定状态ꎬ这说明分离区内存在较大的脉动现象ꎮ尽管实验无法定量得到分离区内脉动的大小ꎬ但图中还是显示出进气道在不起动的壁面附近流动分离的典型区域大小ꎮ图１５㊀节流引发的不起动Ｆｉｇ.１５㊀Ｕｎｓｔａｒｔｉｎｇｉｎｌｅｔｄｕｅｔｏｔｈｒｏｔｔｌｅ３.５㊀对实验结果的进一步分析３.５.１㊀对丝线种植密度的进一步分析本研究将丝线流动显示方法首次应用在常规暂冲风洞中开展内转进气道起动性能实验研究ꎬ既是对已有的亚声速风洞中丝线流动显示方法的应用拓展ꎬ又是对瞬时低总焓风洞中丝线流动显示方法的应用拓展ꎮ作为初次应用ꎬ尽管获得了丝线材质㊁种植密度㊁长度等参数ꎬ但这些参数ꎬ尤其是种植密度还须进一步研究ꎮ若单纯从丝线流谱显示定性判断进气道是否起动ꎬ丝线种植密度不需要像本文那么密ꎬ并且只需要在对称面布置一排即可ꎮ毕竟ꎬ丝线是一种接触式流动显示ꎬ必定会对流场ꎬ尤其是边界层流动形成一定干扰ꎬ丝线的引入是否因为增加了边界层外气流与边界层内气流的掺混从而增加了边界层的湍流脉冲ꎬ还是因为分担了部分动能从而消耗了一些湍流能量ꎬ目前还不得而知ꎮ不过从研究结果看ꎬ丝线流谱所显示的进气道起动状态或不起动状态差异很大ꎬ区别明显ꎬ说明进气道的起动㊁不起动状态均不是临界状态(进气道从不起动即将起动的状态ꎬ或从起动即将不起动的状态)ꎻ另外实验也研究了去除丝线时的阴影照片所显示的波系ꎬ有无丝线时不起动波系差别不明显ꎬ起动波系差别也不明显ꎮ本文认为丝线的介入很可能还未达到对进气道起动性能产生本０４。
流动显示实验一、实验目的1．在水洞中观察飞机模型周围流谱。
2．通过调节水槽中水流速度、观察不同绕流物体周围流形变化，进一步了解层流流动与湍流流动的区别、卡门涡街的产生、流动分离现象等流体流动规律。
3．学习设计流动显示方法。
二、实验装置及用品1．水洞水槽联合实验台（水洞及水槽部分示意图分别如下）2．飞机模型及绕流物体本实验所用绕流物体是内部空心(以利灌装染色液)，外形为单一圆柱体、组合圆柱体、三角断面柱体、矩形断面柱体、翼型等部件。
3． 实验用品本实验所用物品主要是固体高锰酸钾、溶解杯、注射针头等。
三、实验步骤1． 水洞观察飞机模型绕流1.1 将高锰酸钾溶液加入到飞机模型的染色管道中，并打开染色管道控制阀；1.2 开启水泵，待试验段注满水后，控制出水阀来调节流速；1.3 待流动稳定后，记录下游流量计上所读取的流速值，观察流动显示现象； 1.4 调节流速，观察并记录不同流速下的流动现象。
2． 水槽观察圆柱绕流2.1 将高锰酸钾溶液加入到开孔的单圆柱模型中，将其放入水槽中；2.2 开启水泵，使试验段尽量注满水，控制出水阀来调节流速；2.3 待流动稳定后，记录下游流量计上所读取的流速值，观察流动显示现象； 2.4 调节流速，观察并记录不同流速下的流动现象； 2.5 更换双圆柱模型，重复实验过程。
四、实验现象观察与分析 1. 水洞观察飞机模型绕流现象（1）流速确定方法水洞实验段截面为边长a=250mm 的正方形，流量计测量位置为内径d=100mm 的圆，流量计直接测得流速为0u ，则实验段流速按如下公式计算：00220221257.025041001416.341u u u a du =⨯⨯==π （2）流动显示现象控制出水阀，在不同流速下观察流场变化（3）实验分析在整个实验过程中，能够直观明显地观察到流动从层流到过渡流到湍流的发展过程。
流体的流动状态可以用雷诺数来量化，雷诺数是流体惯性力与黏性力比值的量度，它是一个无量纲量。
北京航空航天大学能源与动力工程学院专业综合实验报告班 级 100415 学 号 10041152姓 名 贾林江 评分 实验名称：涡轮叶栅流场显示实验 实验日期一、实验目的1、熟悉流动显示的实验方法，掌握通过实验观察来帮助认识流动机理这一重要的科研方法；2、认识涡轮叶栅内复杂的非定常流动现象。
二、实验内容1、在水槽中，利用氢气泡法流场显示技术显示涡轮叶栅分别在－20°、0°、20°不同攻角情况下中间叶高通道内的非定常流场，认识不同攻角下涡轮叶栅压力面、吸力面附近以及通道中部的流动特点；2、在水槽中，利用氢气泡法流场显示技术显示涡轮叶栅分别在－20°、0°、20°不同攻角情况下中间叶高叶片尾迹的非定常流场，认识不同攻角下涡轮叶片尾迹的流动特点；3、在水槽中，利用氢气泡法流场显示技术显示涡轮叶栅分别在－20°、0°、20°不同攻角情况下涡轮端壁区二次流的非定常流场，认识不同攻角下涡轮叶栅端壁区前缘马蹄涡、通道涡、端壁附面层、叶背附面层、角区流动等以及它们相互作用、相互影响的非定常特点；4、在水槽中，利用氢气泡法流场显示技术显示涡轮叶栅分别在－20°、0°、20°不同攻角情况下涡轮端壁泄漏流的非定常流场，认识涡轮叶栅存在叶尖径向间隙后不同攻角下叶栅端壁泄漏流、泄漏涡、前缘马蹄涡、通道涡、端壁附面层、叶背附面层、角区流动等以及它们相互作用、相互影响的非定常特点，帮助理解涡轮内的流动现象。
三、实验设备1、回流式水槽图4.2 水槽平面图水槽为上下循环的闭式结构，全长6.8米，分为四个部分：加速段，回流段，整流段和实验段。
其中水槽上层工作段长3000mm，宽700mm，高550mm；实验段长1000mm，宽700mm，高500mm（约数，视水位而定）。
水槽以叶轮机驱动水循环，来流速度在0～0.12m/s内连续可调。
流体力学流动演示实验流体力学演示实验包括流线流谱演示实验、流动演示实验两部分。
各实验具体内容如下: 第1部分流线流谱演示实验1、1 实验目的1)了解电化学法流动显示原理。
2)观察流体运动的流线与迹线,了解各种简单势流的流谱。
3)观察流体流经不同固体边界时的流动现象与流线流谱特征。
1、2 实验装置实验装置见图1、1。
图1、1 流线流谱实验装置图说明:本实验装置包括3种型号的流谱仪,Ⅰ型演示机翼绕流流线分布,Ⅱ型演示圆柱绕流流线分布,Ⅲ型演示文丘里管、孔板、突缩、突扩、闸板等流段纵剖面上的流谱。
流谱仪由水泵、工作液体、流速调节阀、对比度调节旋钮与正负电极、夹缝流道显示面、灯光、机翼、圆柱、文丘里管流道等组成。
1、3 实验原理流线流谱显示仪采用电化学法电极染色显示技术,以平板间夹缝式流道为流动显示平面,工作液体在水泵驱动下从显示面底部流出,工作液体就是由酸碱度指示剂配制的水溶液,在直流电极作用下会发生水解电离,在阴极附近液体变为碱性,从而液体呈现紫红色。
在阳极附近液体变为酸性,从而液体呈现黄色。
其她液体仍为中性的橘黄色。
带有一定颜色的流体在流动过程中形成紫红色与黄色相间的流线或迹线。
流线或迹线的形状,反映了机翼绕流、圆柱绕流流动特性,反映了文丘里管、孔板、突缩、突扩、闸板等流道内流动特性。
流体自下而上流过夹缝流道显示面后经顶端的汇流孔流回水箱中,经水泵混合,中与消色,循环使用。
实验指导与分析如下:1)Ⅰ型演示仪。
演示机翼绕流的流线分布。
由流动显示图像可见,机翼右侧即向天侧流线较密,由连续方程与能量方程可知,流线密,表明流速大、压强低;而机翼左侧即向地侧流线较稀疏,表明速低、压强较高。
这表明机翼在实际飞行中受到一个向上的合力即升力。
本仪器通过机翼腰部孔道流体流动方向可以显示出升力方向。
此外,在流道出口端还可以观察到流线汇集后,并无交叉,从而验证流线不会重与的特性。
2)Ⅱ型演示仪。
演示圆柱绕流流线分布。
当流速较小时,零流线在前驻点分成左右2支,经90°点后在圆柱后部后驻点处二者又合二为一。
数字电影流动放映系统技术要求（一）1范围本技术要求规定了用于数字电影流动放映系统的源母版和发行版制作、放映系统等环节的技术要求。
当数字电影流动放映系统用于农村公益电影放映时，在符合本技术要求正文的要求外，还必须符合本技术文件附录的要求。
2规范性引用文件下列文件中的条款通过本技术要求的引用而成为本技术要求的条款。
凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本技术要求，然而，鼓励根据本技术要求达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。
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GB/T 17975.2-2000 信息技术-运动图像及其伴音信息的通用编码第2部分：视频GB/T 19949.3-1996 识别卡带触点的集成电路卡第3 部分：电信号和传输协议GB/T 9813-2000 微型计算机通用规范GB2312 汉语字符集编码标准ISO/IEC 14496-2 Information technology - Coding of audio-visual objectsITU-R BS1196-1 Annex 2 Audio coding for digital terrestrial television broadcasting Annex 2 Digital Audio Compression (AC 3) StandardIEC 61937-3 Digital audio-Interface for non-linear PCM encoded audio bitstreams applying IEC 60958-Part 3：Non-linear PCM bitstreams according to the AC-3 formatIEEE 802.3U CSMA/CD Access Method (802.3)USB Implementers Forum Inc. Universal Serial Bus Specification Revision 2.03术语和定义下列术语和定义适用于本技术要求。
