利用LUNA公司的ODi SI-B光纖分布式傳感系統(tǒng),開(kāi)展基于溫敏光纖的高精度轉(zhuǎn)捩測(cè)量技術(shù)研究。試驗(yàn)在NF-3低速風(fēng)洞中進(jìn)行。在鋼架木質(zhì)OA309旋翼翼型模型展向中剖面沿弦向開(kāi)槽埋入電熱絲及溫敏光纖,用ODi SI-B光纖分布式傳感系統(tǒng)測(cè)量翼型表面弦向溫度分布,按照模型表面溫度變化進(jìn)行邊界層轉(zhuǎn)捩判斷。通過(guò)牛頓冷卻公式推導(dǎo)出換熱系數(shù)比,并根據(jù)換熱系數(shù)比的階躍來(lái)判斷轉(zhuǎn)捩位置。結(jié)果表明:電熱絲與光纖間距的不均勻會(huì)導(dǎo)致加熱不均勻,進(jìn)而影響轉(zhuǎn)捩判斷;在一定迎角范圍下,無(wú)論是層流區(qū)域還是湍流區(qū)域內(nèi),溫度下降量線重合,換熱系數(shù)比曲線也重合;轉(zhuǎn)捩區(qū)發(fā)生從層流線到湍流線跳躍的規(guī)律,可以用于邊界層轉(zhuǎn)捩判斷;可以實(shí)現(xiàn)毫米級(jí)空間準(zhǔn)度的轉(zhuǎn)捩位置測(cè)量,得到的轉(zhuǎn)捩位置結(jié)果與已有文獻(xiàn)的結(jié)果一致,轉(zhuǎn)捩判斷結(jié)果隨迎角和雷諾數(shù)的變化也符合氣動(dòng)規(guī)律。 

【文章來(lái)源】：應(yīng)用力學(xué)學(xué)報(bào). 2019,36(06)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：8 頁(yè)

【部分圖文】：

圖7兩種判據(jù)下轉(zhuǎn)捩位置與文獻(xiàn)[18]對(duì)比Fig.7TransitionpositioncomparisonaccordingtotwocriterionsandRef.[18]

gtotwocriterionsandRef.[18]文獻(xiàn)[18]在6Re2.210下對(duì)OA309翼型進(jìn)行了轉(zhuǎn)捩位置測(cè)量，將溫度階躍段起始位置作為轉(zhuǎn)捩位置。圖7給出了根據(jù)溫度下降量、換熱系數(shù)比判斷的轉(zhuǎn)捩位置與文獻(xiàn)[18]給出的轉(zhuǎn)捩位置的對(duì)比�？梢钥闯觯谙嗤字Z數(shù)下，轉(zhuǎn)捩位置隨迎角增大均向前移動(dòng)。兩種判據(jù)下的結(jié)果與文獻(xiàn)結(jié)果吻合良好，說(shuō)明開(kāi)槽情況下使用溫敏光纖進(jìn)行轉(zhuǎn)捩測(cè)量可得到高空間準(zhǔn)度的結(jié)果。如果在后續(xù)研究中改進(jìn)模型表面加熱和光纖布置方法，則會(huì)得到更好的結(jié)果。6.4雷諾數(shù)對(duì)轉(zhuǎn)捩位置的影響圖8給出了4，不同Re條件下?lián)Q熱系數(shù)比的對(duì)比。與圖6(b)所示轉(zhuǎn)捩判斷方法相同，對(duì)圖8中三組曲線進(jìn)行轉(zhuǎn)捩判斷，結(jié)果如表1所示。可以看出，轉(zhuǎn)捩位置隨雷諾數(shù)的增加向翼型前緣移動(dòng)。圖8不同雷諾數(shù)下?lián)Q熱系數(shù)比的對(duì)比(4)Fig.8ComparisonofheattransfercoefficientratiowithdifferentRe(4)表1各雷諾數(shù)下轉(zhuǎn)捩位置(4)Tab.1TransitionpositionwithdifferentRe(4)Re0.5×1061.0×1062.0×106轉(zhuǎn)捩位置(transitionposition)x/c0.24170.20570.17967結(jié)論本文利用溫敏光纖測(cè)量翼型模型表面溫度，通過(guò)對(duì)比不同迎角下的溫度下降量和換熱系數(shù)比來(lái)判斷邊界層轉(zhuǎn)捩位置，得到了以下結(jié)論。1)基于溫敏光纖的邊界層轉(zhuǎn)捩測(cè)量方法，利用溫敏光纖進(jìn)行翼型模型表面溫度測(cè)量，通過(guò)邊界層轉(zhuǎn)捩區(qū)的溫度和/或換熱系數(shù)變化判斷轉(zhuǎn)捩，可以實(shí)現(xiàn)毫米級(jí)空間準(zhǔn)度的轉(zhuǎn)捩位置測(cè)量，具有空間測(cè)量準(zhǔn)度高、易于實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)。2)將溫敏光纖及加熱絲直接粘貼到模型表面不易于實(shí)現(xiàn)邊界層轉(zhuǎn)捩判斷；模型表面開(kāi)槽埋入光纖和電熱絲可以更好地實(shí)現(xiàn)高空間準(zhǔn)度的轉(zhuǎn)?

1254應(yīng)用力學(xué)學(xué)報(bào)第36卷紅外測(cè)量技術(shù)未能得到有效的數(shù)據(jù)。文獻(xiàn)[6]在低速風(fēng)洞利用分布式反饋光纖激光(DFB-FL)傳感器對(duì)翼型模型表面進(jìn)行了脈動(dòng)壓力測(cè)量，測(cè)量結(jié)果表明：層流區(qū)域壓力脈動(dòng)量小，信號(hào)平穩(wěn)，湍流區(qū)域信號(hào)幅值較大且脈動(dòng)頻率高；在中間過(guò)渡區(qū)域，信號(hào)時(shí)而平穩(wěn)時(shí)而波動(dòng)，與貼在光纖同一弦長(zhǎng)處的熱膜所測(cè)得的信號(hào)脈動(dòng)規(guī)律相同，可根據(jù)過(guò)渡區(qū)域脈動(dòng)規(guī)律判斷轉(zhuǎn)捩。文獻(xiàn)[14]在超音速來(lái)流下，應(yīng)用溫敏漆技術(shù)對(duì)鈍頭橢圓錐體進(jìn)行了表面溫度測(cè)量及轉(zhuǎn)捩判斷，研究表明，利用溫敏漆技術(shù)可以得到模型表面完整的溫度分布，模型中心線上溫度分布與熱流傳感器得到的結(jié)果吻合良好。文獻(xiàn)[5]在低速來(lái)流條件下應(yīng)用熱膜、油膜干涉和紅外測(cè)量技術(shù)對(duì)二元層流翼型的自然轉(zhuǎn)捩特性進(jìn)行了試驗(yàn)研究，分析對(duì)比了各方法之間的聯(lián)系和差異。文獻(xiàn)[9]對(duì)主體為實(shí)木、外層有厚5mm玻璃鋼的模型表面噴涂黑色亞光漆，使用遠(yuǎn)紅外燈加熱和紅外熱成像技術(shù)進(jìn)行低速轉(zhuǎn)捩測(cè)量，并與表面熱膜轉(zhuǎn)捩測(cè)量結(jié)果對(duì)比，兩者吻合很好。文獻(xiàn)[17]發(fā)展了一種探測(cè)翼型邊界層轉(zhuǎn)捩的熱流傳感器，其在低速條件下性能良好。文獻(xiàn)[18]在研究旋翼氣動(dòng)性能時(shí)，利用紅外成像技術(shù)對(duì)OA309翼型進(jìn)行了轉(zhuǎn)捩測(cè)量，得到了不同迎角下的轉(zhuǎn)捩位置。升華法、溫敏漆技術(shù)及紅外成像技術(shù)均能由整體測(cè)量或者直接觀察得到轉(zhuǎn)捩，但是需在模型表面噴涂物質(zhì)，噴涂物質(zhì)的不均勻性會(huì)導(dǎo)致模型表面粗糙度發(fā)生改變，影響真實(shí)轉(zhuǎn)捩的測(cè)量。升華法噴涂物大多為對(duì)人體及環(huán)境有害的物質(zhì)，因此在應(yīng)用方面還須謹(jǐn)慎。脈動(dòng)壓力測(cè)量法、表面熱膜測(cè)量法及熱流傳感器測(cè)量結(jié)果均比較精確，但在模型表面布置困難、布點(diǎn)數(shù)量有限，會(huì)導(dǎo)致測(cè)量位置準(zhǔn)度下降。油膜干涉測(cè)量對(duì)試驗(yàn)使用?

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號(hào)：3474006