基于高速纹影的超声速分离区测量装置及测量方法制造方法及图纸

公开一种超声速分离区产生装置，包括扩张段1、扩张段法兰2、超声速喷管3、实验舱4、压缩拐角流动测试模型5、真空舱6、真空泵组7。还公开一种基于高速纹影的超声速分离区测量装置，包括：氙光灯401，光栅402，第一凹球面反射镜403，第一光学玻璃404，第二光学玻璃405，第二凹球面反射镜406，平面镜407，刀口408，高速相机409，图像后处理装置4010；以及一种基于高速纹影的超声速分离区测量方法。本发明专利技术通过获得超声速流场结构脉动变化水平，实现分离区大小可视化定量测量和位置的判定。

Ultrasonic separation zone measurement device and method based on high speed schlieren

【技术实现步骤摘要】
基于高速纹影的超声速分离区测量装置及测量方法
本专利技术涉及超声速流场诊断
，更具体地，涉及一种基于高速纹影的超声速分离区测量装置及测量方法。
技术介绍
流动分离是超声速流动领域一个及其重要的问题，对于分离区尺寸、位置的判断、预测和诊断有着十分重要的意义。通过非接触式手段实现精准、实时、快速测量流场结构，在航空航天、军事等领域应用广泛。分离区尺寸的测量方法的研究一直是国内外超声速领域的热点问题。非接触式的流场诊断方法一般分为两大类：一类是通过平行光束穿过可压缩超声速流场，光速受到流场密度梯度变化扰动发生偏转，通过接收装置成像，发生偏折的光束在成像面上发生照度的变化，从而得到我们所需要的流场结构，但是密度梯度变化较大的流场结构才能很好的提取，例如激波。这类方法装置结构简单，便于操作。缺点是无法判定低脉动水平结构，例如分离区的尺寸和位置。纹影技术就属于这类方法。另一类是通过在流场中注入纳米级别的示踪粒子，通过纳秒脉冲激光短时间照亮流场，利用示踪粒子在很短时间间隔内的位移来间接的测量流场瞬态速度分布。这类技术具有较高测量精度，可以精确的捕捉超声本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超声速分离区产生装置，包括扩张段1、扩张段法兰2、超声速喷管3、实验舱4、真空舱6、真空泵组7；其特征在于，还包括压缩拐角流动测试模型5；风洞进口为大气环境；所述超声速分离区产生装置从前往后依次是扩张段1、扩张段法兰2、超声速喷管3、实验舱4，压缩拐角流动测试模型5和真空舱6；/n扩张段1，其为本领域惯用的扩张段结构，大气从扩张段1进入所述超声速分离区产生装置；/n扩张段法兰2，其实际属于扩张段1，用于将扩张段1的两部分连接在一起；通过在扩张段法兰2处加装膜片作为风洞启动开关；/n超声速喷管3，其对经由扩张段1进入的大气进行加速并输出；/n实验舱4，其为封闭的空腔结构，左、右两端面开通...

【技术特征摘要】
1.一种超声速分离区产生装置，包括扩张段1、扩张段法兰2、超声速喷管3、实验舱4、真空舱6、真空泵组7；其特征在于，还包括压缩拐角流动测试模型5；风洞进口为大气环境；所述超声速分离区产生装置从前往后依次是扩张段1、扩张段法兰2、超声速喷管3、实验舱4，压缩拐角流动测试模型5和真空舱6；
扩张段1，其为本领域惯用的扩张段结构，大气从扩张段1进入所述超声速分离区产生装置；
扩张段法兰2，其实际属于扩张段1，用于将扩张段1的两部分连接在一起；通过在扩张段法兰2处加装膜片作为风洞启动开关；
超声速喷管3，其对经由扩张段1进入的大气进行加速并输出；
实验舱4，其为封闭的空腔结构，左、右两端面开通孔，超声速喷管出口200从左端面通孔伸入到实验舱4中，位于真空舱6左端的扩压器从右端面通孔伸入到实验舱4中，左右两个通孔接缝处均密封；实验舱4接受来自超声速喷管3的气流，在实验舱4中的压缩拐角流动测试模型5附近产生实验所需来流条件；
压缩拐角流动测试模型5，其被放置于实验舱4中，包括平板模型201，安装在平板模型201后端上侧的斜坡202，和用于支承平板模型201的支承底座203；
真空舱6；在风洞实验前，其用于形成真空环境；
真空泵组7，在风洞实验前，真空泵组7用于为真空舱6形成真空环境；
除压缩拐角流动测试模型5之外，上述各部件的组成、结构、位置、连接方式为本领域惯用技术；为保证整个装置的气密性，对各个接口及螺纹孔进行密封处理。


2.如权利要求1所述的超声速分离区产生装置，其特征在于，实验舱4为封闭的圆柱体结构，该圆柱体横向放置，左、右两个端面开圆孔，超声速喷管出口200从左端面圆孔伸入到实验舱4中，位于真空舱6左端的扩压器从右端面圆孔伸入到实验舱4中。


3.如权利要求1所述的超声速分离区产生装置，其特征在于，支承底座203为所有能够支承住斜坡202的支撑架形状，平板模型201水平放置在支承底座203上面；支承底座203的高度以平板模型201处于实验舱4中超声速喷管3的出口中心位置为准，平板模型201前端可以伸入超声速喷管3的出口，与其零间距，或者保持较小间距。


4.如权利要求3所述的超声速分离区产生装置，其特征在于，为方便变换斜坡202的角度，将压缩拐角流动测试模型5设计为可拆卸结构，保证平板模型201、斜坡202和支承底座203之间能够拆卸，即，斜坡202易于从平板模型201上拆卸下来，平板模型201易于从支承底座203上拆卸下来；另外，支承底座203制作成部分可拆卸或不可拆卸一体化结构。


5.如权利要求3所述的超声速分离区产生装置，其特征在于，支承底座203高度范围在1080mm～1280mm；平板模型201总长度在220～600mm范围内，宽度范围在50～160mm；斜坡202高度范围在10～30mm，斜坡角度范围为10°～30°。


6.如权利要求5所述的超声速分离区产生装置，其特征在于，支承底座203高度为1180mm；平板模型201总长度为440mm，宽度为110mm；斜坡202高度为20mm，斜坡角度选取20°、22°、24°、26°、28°、30°共六种角度进行更换。


7.一种基于高速纹影的超声速分离区测量装置，其特征在于，包括：氙光灯401，光栅402，第一凹球面反射镜403，第一光学玻璃404，第二光学玻璃405，第二凹球面反射镜406，平面镜407，刀口408，高速相机409，图像后处理装置4010；
上述权利要求1至6的任何一项所述的超声速分离区产生装置竖直放置，扩张段1在下，实验舱4在上；
氙光灯401、光栅402、第一凹球面反射镜403、第一光学玻璃404放置在超声速流场一侧；第二凹球面反射镜406、第二光学玻璃405、平面镜407，刀口408，高速相机409放置在超声速流场另一侧；
自右向左，第一凹球面反射镜403、第一光学玻璃404、第二光学玻璃405、第二凹球面反射镜406之间存有间距且具有相同的水平光轴，第二光学玻璃405和第一光学玻璃404分别位于实验舱4左右，将实验舱4夹在中间，两块光学玻璃之间的区域，即为超声速流动分离测试区域，与实验舱4存有间距或无间距；氙光灯401、光栅402位于实验舱4外右上方位置，氙光灯401正对着光栅402发射出汇聚的氙光，光栅402位于该汇聚氙光的焦平面处，氙光经过光栅后形成标准的圆形光斑；之后投射到第一凹球面反射镜403上，氙光经过第一凹球面反射镜403的反射，形成平行光束向左传播；该平行光束依次透射过第一光学玻璃404、实验舱4、第二光学玻璃405，使得输出的光信号中含有压缩拐角流动测试模型5的流场结...

【专利技术属性】
技术研发人员：甘甜，吴云，金迪，宋慧敏，贾敏，梁华，
申请(专利权)人：中国人民解放军空军工程大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61