[发明专利]一种带乘波前体的三维内转式进气道实时油流显示方法

说明书

本发明提供一种带乘波前体内转式进气道实时油流显示方法，包括油剂配制、油剂刷涂、封闭的试验舱、光源、实时拍摄等。所述油剂配制采用二氧化钛、硅油及油酸，其中油酸用于调节油剂粘度；所述油剂刷涂即根据壁面剪切力大小在模型不同表面刷涂不同的油剂，该刷涂方案有利于减弱油剂堆积，加快油流图谱的发展，油流条纹痕迹清晰；本发明提供的实时油流试验技术方案，能够获得带乘波前体内转式进气道近壁面复杂流动的高质量图谱，规避风洞关闭过程中流场变化的不利影响，可为该类进气道复杂流动分析提供技术方案。本发明同时提供了该显示方法采用的油剂的技术方案。

技术领域

本发明属于超/高超声速流场结构显示领域，具体为超/高超声速复杂三维进气道近壁面流动显示领域。

背景技术

内转式进气道是一种具有独特优势的高超声速进气道形式，其具有轴向距离短、浸润面积小、流量捕获特性好，同时有利于与乘波前体一体化设计等优点，近年来受到世界各国学者的广泛关注。

内转式进气道波系结构复杂、激波/边界层干扰三维特征强烈，导致其流场结构复杂，与其他类型进气道流场相比具有更强的三维特征，该强三维的流动特征对进气道的流场参数分布、气动性能均有较大的影响。研究发现唇罩激波/边界层干扰诱发的三维流向涡加剧了低能流堆积，增强了流场参数分布的不均匀性，恶化了进气道的性能。因此，为了进一步改善该类进气道的流动，提高进气道的性能，获得进气道复杂的流场结构是一个关键环节。目前虽然通过数值模拟方法可以获得对内转式进气道流场结构的基本认识和理解，但现仍需发展有效的流场观测技术加以验证和补充。

目前各种试验测量技术均存在一定的局限性。纹影法比较常用，但其仅能观测到未被遮挡部分流场的宏观波系结构，且受沿程积分效应的影响。沿程压力分布测量由于其有限的空间分辨率，每次试验只能获得有限点的数据，限制了对流场结构的刻画。目前激光粒子成像观测技术主要还是二维的片成像，还不能较好获取三维流场结构，同时也受光路遮挡的困扰。在三维近壁面流动显示中，油流显示技术具有操作简单、经济性好和能较直观、快速的反映近壁面流动等优势，广泛应用于流场显示中。油流显示技术对油剂的配制、刷涂方式及试验记录过程要求较为严格。传统油流显示试验大多采用均匀涂抹式和点涂式处理模型表面，对模型表面不同位置的剪切应力分布适应能力较差，无法获得清晰形象的油流图谱。而高/超声速流动条件下，来流密度小、剪切力相对小，且进气道不同部位剪切力差异相对较大，壁面对传统的均匀刷涂方式适应能力更差，而温度相对高，油剂易挥发，这些不利因素在三维特征强的带乘波前体内转式进气道中更为突出。同时在试验中应尽量规避风洞关闭对近壁面油流图谱结构变化的影响。因此，需要发展适用于带乘波前体内转式进气道的实时油流显示技术。

发明内容

发明目的：本发明提供一种适用于三维内转式进气道的实时油流显示方法，解决风洞关闭过程中流场变化的不利影响和该类进气道近壁面复杂流场结构显示难题。

本发明同时提供该显示方法采用的油剂。

技术方案：为达到上述目的，本发明提供一种带乘波前体内转式进气道实时油流显示方法，包括以下步骤：

(1)配置两种油剂，包括第一油剂及第二油剂，第一油剂包含二氧化钛、硅油、油酸，且各组分之间的质量百分比为：二氧化钛23％-27％，硅油23％-27％，油酸46％-54％，其中二氧化钛和硅油的质量百分比为1：1；第二油剂包含二氧化钛、硅油、油酸，且各组分之间的质量百分比为：二氧化钛31-35％，硅油31％-35％，油酸30-38％，其中二氧化钛和硅油的质量百分比为1：1。后对第一油剂及第二油剂进行标定，若未获得清晰油流迹线，则继续添加油剂总质量3％-5％的油酸调试，直至第一油剂和第二油剂均符合实验要求；

(2)用毛刷蘸取第一油剂在第一试验板上均匀涂抹，涂抹后用高压气枪垂直于在试验板上的刷涂方向贴壁吹气；用毛刷蘸取第二油剂在第二试验板上均匀涂抹，涂抹后用高压气枪垂直于在试验板上的刷涂方向贴壁吹气；第一试验板材质与三维内转式进气道试验模型的乘波前体压缩面材质相同；第二试验板材质与三维内转式进气道试验模型的进气道压缩面材质相同；