PIV布撒技术在高速风洞实验中的改进与应用

摘要

为进一步优化高速流场的PIV技术，在上海交通大学高超声速风洞原有装置的基础上，进行了高速流场PIV粒子布撒设备优化等技术改进，构建了更完善的粒子布撒技术。本文回顾了PIV技术的发展，参考各种流场中粒子布撒技术的发展现状，在粒子选择、布撒方式以及布撒设备等方面进行了分析和总结。针对上海交通大学高超声速风洞原来布撒方式之中粒子布撒不均匀等缺陷，提出并加以改进优化，在管道、喷嘴、以及吹粉方式等方面进行改造，形成并运行了改良的布撒技术。对这些改造分别进行了调试，确定了其优化效果。并进行高速流场的PIV实验验证，保证了整体改进技术的性能。实验在马赫数4的条件下进行，高速流场中使用了尖劈、尖锥等模型。文中首先对高速流动中粒子的光散射性、流动跟随性分别进行总结分析，归纳并确定了选择高速流中PIV示踪粒子的方案；其次发展了高速流场PIV示踪粒子布撒技术，替代了上海交大高超声速风洞PIV实验原来依赖的布撒方式，相应提出了精度好而且安全高效的操作流程和方法；在此基础上测试了高速流场，对新的布撒技术所结合的PIV方法能否高精度测量高速流场进行了可行性验证；最后提出了关于如何继续优化粒子布撒技术的一些建议。

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第一章 绪论

1.1 研究高速流场的意义与方法

1.2 普通场景下的PIV技术研究现状综述

1.3 应用于高速流场的PIV技术

1.4 本文研究方向

第二章粒子布撒技术的比较研究

2.1 普通流场PIV布撒技术

2.2 高速流场中的PIV粒子布撒理论

2.3 高速流场中PIV示踪粒子的布撒

第三章实验采取的基础硬件和基本软件

3.1 高速风洞

3.2 高速流场PIV测试系统

3.3 高速流场PIV的软件系统及其设置

第四章高速流场PIV粒子布撒技术的改进

4.1 粒子布撒的基本设备与方案

4.2 粒子布撒管道改造

4.3 采用氮气发生粒子

4.4粒子发生装置喷嘴改造

4.5优化粒子布撒技术应用后的时序控制

第五章 改进粒子布撒技术在高速流场中的应用

5.1 高速自由来流

5.2 典型高速流场

5.3 高速流场PIV实验的粒子迟滞响应特性分析

第六章 结论与展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文