双光程纹影在高超声速流场显示中的应用

李明; 祝智伟; 杨彦广; 谢爱民

doi:10.3788/IRLA201746.0211001

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双光程纹影在高超声速流场显示中的应用

李明, 祝智伟, 杨彦广, 谢爱民

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李明, 祝智伟, 杨彦广, 谢爱民. 双光程纹影在高超声速流场显示中的应用[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(2): 211001-0211001(5). doi: 10.3788/IRLA201746.0211001

引用本文:

李明, 祝智伟, 杨彦广, 谢爱民. 双光程纹影在高超声速流场显示中的应用[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(2): 211001-0211001(5). doi: 10.3788/IRLA201746.0211001

Li Ming, Zhu Zhiwei, Yang Yanguang, Xie Aimin. Flow visualization using double-pass schlieren technique in hypersonic flow[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(2): 211001-0211001(5). doi: 10.3788/IRLA201746.0211001

Citation:

Li Ming, Zhu Zhiwei, Yang Yanguang, Xie Aimin. Flow visualization using double-pass schlieren technique in hypersonic flow[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(2): 211001-0211001(5). doi: 10.3788/IRLA201746.0211001

双光程纹影在高超声速流场显示中的应用

doi: 10.3788/IRLA201746.0211001

1.
中国空气动力研究与发展中心超高速所,四川绵阳 621000

基金项目:

国家重点基础研究发展计划（2014CB744100）

详细信息

作者简介:
李明(1970-),男,研究员,博士,主要从事红外测热与流场诊断的研究。Email:liming_sccn@163.com

中图分类号: V11

Flow visualization using double-pass schlieren technique in hypersonic flow

1.
Hypervelocity Aerodynamice Institute of China Aerodynamics Research & Development Center,Mianyang 621000,China

摘要: 为了解决单光程纹影系统在高马赫数、低静压流场显示中灵敏度低的问题，研制了国内首套最大口径为900 mm的双光程纹影系统。与单光程纹影系统相比，双光程纹影系统具有更高的灵敏度，能提供更多的流场细节，能拓宽纹影技术的应用范围。通过用LED四色光源代替常规的彩色刀口、增加补偿透镜、优化照相物镜和精细调节LED四色光源，较好地消除了试验流场重影。通过增加入射光阑，有效减弱了试验流场中出现的光源光斑。对单光程纹影流场图与双光程纹影流场图进行了比较。在马赫数Ma=10、试验总压为2.0 MPa、试验总温为1 100 K、攻角为0~15试验条件下，通过双光程纹影系统，获得了大钝头模型清晰的试验流场图像。最后分析了双光程纹影技术的优缺点及改进方向。
- 双光程纹影 /
- 流场显示 /
- 高超声速 /
- 风洞试验
Abstract: In order to solve low sensitivity of flow visualization using a single-pass schlieren system under the conditions of higher Mach number, low static pressure, the double-pass schlieren system with 900 mm caliber of light beam of spherical mirror in China, was developed. Compared with a single-pass one, higher sensitivity was obtained, and more flow detail can be provided and the range of application of the schlieren technique can be expanded through a double-pass schlieren system. The out-of-focus flow image was eliminated by replacing colorful knife edge with the LED light source of the four-color-light, by adding the compensating lens, optimizing object lens and adjusting finely the LED light source. The flow image on the common aviation vehicle(CAV) model obtained using double-pass schlieren system was compared with that obtained using single-pass schlieren one. The incident diaphragm was added before the object lens so that a light spot was removed. The vivid flow image on the big blunt model was obtained under experimental condition of Mach number 10, total pressure 2.0 MPa, total temperature 1 100 K, angle of attack from 0 to 15. The advantage and disadvantage of a double-pass schlieren system was analyzed.
- double-pass schlieren /
- flow visualization /
- hypersonic /
- wind tunnel experiment

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双光程纹影在高超声速流场显示中的应用

doi: 10.3788/IRLA201746.0211001

1. 中国空气动力研究与发展中心超高速所,四川绵阳 621000

作者简介:
李明(1970-),男,研究员,博士,主要从事红外测热与流场诊断的研究。Email:liming_sccn@163.com

收稿日期: 2016-06-10
修回日期: 2016-07-20
刊出日期: 2017-02-25

基金项目:

国家重点基础研究发展计划（2014CB744100）

中图分类号: V11

关键词:

摘要: 为了解决单光程纹影系统在高马赫数、低静压流场显示中灵敏度低的问题，研制了国内首套最大口径为900 mm的双光程纹影系统。与单光程纹影系统相比，双光程纹影系统具有更高的灵敏度，能提供更多的流场细节，能拓宽纹影技术的应用范围。通过用LED四色光源代替常规的彩色刀口、增加补偿透镜、优化照相物镜和精细调节LED四色光源，较好地消除了试验流场重影。通过增加入射光阑，有效减弱了试验流场中出现的光源光斑。对单光程纹影流场图与双光程纹影流场图进行了比较。在马赫数Ma=10、试验总压为2.0 MPa、试验总温为1 100 K、攻角为0~15试验条件下，通过双光程纹影系统，获得了大钝头模型清晰的试验流场图像。最后分析了双光程纹影技术的优缺点及改进方向。

English Abstract

Flow visualization using double-pass schlieren technique in hypersonic flow

1. Hypervelocity Aerodynamice Institute of China Aerodynamics Research & Development Center,Mianyang 621000,China

Received Date: 2016-06-10
Rev Recd Date: 2016-07-20
Publish Date: 2017-02-25

Keywords:

Abstract: In order to solve low sensitivity of flow visualization using a single-pass schlieren system under the conditions of higher Mach number, low static pressure, the double-pass schlieren system with 900 mm caliber of light beam of spherical mirror in China, was developed. Compared with a single-pass one, higher sensitivity was obtained, and more flow detail can be provided and the range of application of the schlieren technique can be expanded through a double-pass schlieren system. The out-of-focus flow image was eliminated by replacing colorful knife edge with the LED light source of the four-color-light, by adding the compensating lens, optimizing object lens and adjusting finely the LED light source. The flow image on the common aviation vehicle(CAV) model obtained using double-pass schlieren system was compared with that obtained using single-pass schlieren one. The incident diaphragm was added before the object lens so that a light spot was removed. The vivid flow image on the big blunt model was obtained under experimental condition of Mach number 10, total pressure 2.0 MPa, total temperature 1 100 K, angle of attack from 0 to 15. The advantage and disadvantage of a double-pass schlieren system was analyzed.