[發明專利]高超聲速內轉式進氣道及隔離段流場層析顯示方法、系統

有效

• 申請號: 201710097182.2
• 申請日: 2017-02-22
• 公開（公告）號: CN106895951B
• 公開（公告）日: 2020-01-03
• 發明（設計）人: 李一鳴;李祝飛;詹東文;楊基明
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: G01M9/02
• 分類號: G01M9/02;G01M9/04
• 代理公司: 11227 北京集佳知識產權代理有限公司
• 代理人: 羅滿

本發明公開一種高超聲速內轉式進氣道及隔離段流場層析顯示方法和系統，獲取方法包括如下步驟：向風洞輸入水蒸氣，水蒸氣在風洞中凝結形成納米顆粒；納米顆粒作為示蹤粒子，進入內轉式進氣道及隔離段形成的流場中；在流場至少一個方向上的多個截面位置，采用激光照射，拍攝激光照射平面內示蹤粒子的散射圖像，以獲得流場的層析圖像。本發明采用水蒸氣凝結而成的納米顆粒作為示蹤粒子，分析其散射圖像，從而間接獲得流場密度分布情況，能夠較好地實現流場觀測，解決傳統紋影方法無法準確反映的問題。另外，水蒸氣形成的示蹤粒子，易于滿足粒子數量與直徑大小的要求，且減少了納米顆粒的注入步驟，也不受風洞實驗時間的限制。

技術領域

本發明涉及流體力學技術領域，具體涉及一種高超聲速內轉式進氣道及隔離段流場層析顯示方法、系統。

背景技術

高超聲速內轉式進氣道流量捕獲能力和壓縮效率高，總壓損失低，易于向圓形燃燒室過渡，逐漸被引入吸氣式高超聲速一體化飛行器設計當中。

內轉式進氣道具有多種型面結構，并且型面結構非規則形狀，均較為復雜。目前國內主要還停留在內轉式進氣道的模擬效果測試階段，與此相關的系統性能影響難以界定，比如，內轉式進氣道的設計就具有瓶頸，難以進一步優化。

發明內容

本發明提供一種高超聲速內轉式進氣道及隔離段流場層析顯示方法、系統，該方法和系統可以使流場通過層析圖像的方式得以顯示，以便更為精準地掌握內轉式進氣道及隔離段的流場信息，從而提供研究的依據。

本發明提供的高超聲速內轉式進氣道及隔離段流場層析顯示方法，包括如下步驟：

向風洞輸入水蒸氣，水蒸氣在風洞中凝結形成納米顆粒；

納米顆粒作為示蹤粒子，進入內轉式進氣道及隔離段形成的流場中；

在所述流場至少一個方向上的多個截面位置，采用激光照射，拍攝激光照射平面內示蹤粒子的散射圖像，以獲得所述流場的層析圖像。

可選地，所述風洞為激波風洞。

可選地，將所述風洞抽真空以使水蒸氣輸入所述風洞內，并控制所述水蒸氣進入所述風洞后的水蒸氣分壓，所述水蒸氣分壓與所述風洞的工作壓強相匹配，以控制所述水蒸氣最終形成納米顆粒的尺寸和數量。

可選地，針對所述內轉式進氣道及隔離段的內流道，至少隔離段采用透明材質制成，以便拍攝或照射激光。

可選地，所述隔離段采用透明材質制成；

從所述隔離段的側面照射以獲取所述流場的橫截面的示蹤粒子散射圖像；

和/或，沿所述隔離段的軸線方向，向所述隔離段內照射激光，以獲取所述流場的縱截面的示蹤粒子散射圖像。

可選地，激光從所述隔離段的側面照射時，還在所述隔離段出口的下游位置設置反射鏡，以從所述下游位置的側面拍攝所述反射鏡中反射的示蹤粒子的散射圖像；

和/或，在所述隔離段的下游位置設置反射鏡，從所述下游位置的側面照射激光，所述反射鏡將激光沿所述隔離段的軸向反射入所述隔離段內，從所述隔離段的側面拍攝所述隔離段內部示蹤粒子的散射圖像。

可選地，所述內轉式進氣道及隔離段采用金屬材料制成，針對其內流道，至少將隔離段形成多個截面模型，獲得各所述截面位置的示蹤粒子散射圖像，以獲得所述流場的層析圖像。

本發明提供的高超聲速內轉式進氣道及隔離段流場層析顯示系統，包括：

風洞；

水蒸氣裝置，存儲有水蒸氣，并能夠輸送水蒸氣至風洞內以凝結形成納米顆粒，納米顆粒能夠作為示蹤粒子進入內轉式進氣道及隔離段形成的流場中；

激光設備，用于照射所述流場至少一個方向上的多個截面位置；