[发明专利]高超声速边界层近壁面示踪粒子播撒装置及方法

说明书

本发明公开了一种高超声速边界层近壁面示踪粒子播撒装置及方法，所述装置包括：压力控制装置、压力管路、单向阀、示踪粒子发生器以及模型槽；压力控制装置与所述压力管路连接，用于产生特定范围的控制压力，压力管路，用于将控制压力传输到所述示踪粒子发生器内；单向阀，设置于压力管路中，用于阻止示踪粒子反向传输；示踪粒子发生器，与模型槽连接，用于基于控制压力产生相应的内部压力，并在内部压力下产生分散均匀的示踪粒子；模型槽，与示踪粒子发生器连接，将示踪粒子传输到模型边界层近壁面。本发明通过压力控制装置实现精确的压力调节，保证示踪粒子进入到边界层内的速度很低，实现了边界层近壁面的示踪粒子播撒。

技术领域

本发明涉及流体力学试验技术领域，尤其是涉及一种高超声速边界层近壁面示踪粒子播撒装置及方法。

背景技术

在全场流场结构测量当中，主流的速度场测量精度已经得到诸多的型号验证，但是边界层内部尤其是近壁面的流场速度精确刻画却一直是试验测量的难点。

在低速及亚跨声速领域，由于模型表面的剪切较弱，边界层相对较厚，示踪粒子进入边界层并不困难，然而到了超声速及高超声速领域，利用粒子流测试方法开展实验时，由于音速线、激波、逆压梯度及分离区等复杂因素的干扰，示踪粒子很难进入到边界层内部，近壁区示踪粒子的减少会导致在互相关计算速度场分布时产生较大误差，甚至无法对边界层内部流场进行试验测量。

目前，针对高超声速领域的边界层速度测量还没有十分有效的试验方法，拟通过近壁面示踪粒子播撒装置的研制，实现高超声速边界层/近壁区精细化流场结构测量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高超声速边界层近壁面示踪粒子播撒装置及方法，旨在解决超声速边界层近壁区速度场测量难题。

本发明提供一种高超声速边界层近壁面示踪粒子播撒装置，包括：压力控制装置、压力管路、单向阀、示踪粒子发生器以及模型槽；

压力控制装置与压力管路连接，用于产生特定范围的控制压力，并通过压力管路传输控制压力到示踪粒子发生器；

压力管路，两端分别与压力控制装置和示踪粒子发生器连接，用于将压力控制装置产生的控制压力传输到示踪粒子发生器内；

单向阀，设置于压力管路中，用于阻止示踪粒子发生器产生的示踪粒子的反向传输；

示踪粒子发生器，与模型槽连接，用于基于控制压力产生相应的内部压力，并在内部压力下产生分散均匀的示踪粒子；

模型槽，与示踪粒子发生器连接，用于将示踪粒子发生器产生的示踪粒子传输到模型边界层近壁面。

本发明提供一种高超声速边界层近壁面示踪粒子播撒方法，包括：

通过在示踪粒子发生器内部放置示踪粒子，产生分散均匀的示踪粒子；

通过压力控制装置产生特定范围的控制压力，并通过压力管路传输控制压力到示踪粒子发生器；

示踪粒子发生器基于控制压力产生相应的内部压力，并在内部压力下产生分散均匀的示踪粒子；

通过与示踪粒子发生器相连的模型槽将分散均匀的示踪粒子发射到模型边界层近壁面。

采用本发明实施例，通过压力控制装置根据边界层的压力大小产生特定范围的控制压力，调节示踪粒子发生器内的压力，由于精确的压力调节，使得失踪粒子进入到边界层内的速度很低，对边界层的影响很小，并会很快消除，不会对主流流场产生干扰，从而实现边界层近壁区内的示踪粒子播撒，弥补粒子测速方法难以测量边界层近壁区内速度的难题。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明