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平面可压缩混合层实验技术研究

王铁进  孙勇堂  张卫民  
【摘要】:相对于不可压流动,可压缩湍流流动需要更多的物理参数才能进行描述,而实验技术和计算方法在可压缩流动的研究中还存在诸多技术困难,导致目前仍不了解可压缩湍流结构的演化机理。空间结构的完整描述依赖于大量的流场瞬态显示图像;湍流结构的时空演化过程需要通过大量连续结构脉动信号分析来获得。一套能够实现长时间、连续稳定的可压缩湍流混合层的双喷管风洞设备,成为获得可压缩剪切湍流大样本实验数据的必要的基础实验平台。该设备还应实现对流马赫数能从低到高连续变化,且易于实施流动显示和点测量等多种实验手段。国内和国际相关研究领域尚缺乏满足这一研究需求的实验设备。本论文介绍了为满足可压缩混合层湍流结构系综研究的要求而研制的一座新型的超声速混合层风洞设备,以及用于可压缩混合层空间结构显示的平面激光米氏(Mie)散射系统和热线测量系统;详细描述了风洞总体布局方案和具体的设计方案;给出了流场调试试验结果,典型可压缩湍流结构的瞬态纹影显示和平面激光米氏(Mie)散射结果,以及热线测量结果。研究结果表明,本论文所介绍的可压缩湍流混合层发生系统、流场显示和流场测量系统可获得高质量的大样本数据集,为混合层湍流结构系综研究提供了可靠的实验平台。

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