强梯度复杂流场中的粒子动力学响应试验研究

• 作者: 何霖 全鹏程 易仕和 朱杨柱 陈植
• 来源期刊: 物理学报
• 关键词: 粒子动力学 超声速流动 激波 试验测量
• 年，卷（期）: 2014,（18）
• 所属期刊栏目: 物理学交叉学科及有关科学技术领域
• 页码范围: 188301-1-188301-12
• 页数: 1页
• 分类号: 83.10.Pp|47.40.Ki|47.40.-x|47.50.Ef
• 语种: 中文
• DOI: 10.7498/aps.63.188301

摘要

示踪粒子在(高)超声速流场中的动力学响应是粒子成像测速等粒子示踪测量技术的关键问题之一.现有文献对粒子动力学响应的试验测量往往是通过单个斜激波响应的测量方法.然而，当示踪粒子用于测量高速飞行器发动机内部复杂的激波串流场时，粒子将经历由多道激波导致的速度、压力、黏性等剧烈变化.本文结合目前(高)超声速飞行器的研究热潮，重点关注示踪粒子在应用于发动机内部具有连续激波的复杂流场测量中存在的跟随性评估方面，开展了一系列的相关试验研究.包括测量超声速风洞的喷管出口速度分布以验证测试系统的性能，在马赫4.2和3.0流场中测量了粒子对二维10?和15?单斜劈绕流中的斜激波动力响应，并测量了模拟发动机内部连续梯度的双斜劈粒子斜激波动力响应.结合粒子动力学的理论模型，得到了各状态的粒子弛豫时间、弛豫距离、Stokes数.基于图像方法、统计学规律分析了激波非定常抖动对测量结果的影响，并对测量结果进行了修正.结果显示，相同斜劈角度下，马赫数越高，粒子的弛豫时间、弛豫距离就越大.但是在相同的来流马赫数下，斜劈角度越大，粒子的弛豫时间、弛豫距离反而减小.在强梯度之后由于流场的雷诺数和黏性系数变化剧烈，粒子的跟随性降低了大约5.7%， Stokes数增加了约1%.虽然在本文条件下Stokes数仍满足超声速流场对粒子跟随性的要求，但粒子响应的降低无疑是值得关注的，尤其是当其被应用于具有更多连续梯度的复杂流场测量中.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	易仕和	国防科技大学航天科学与工程学院	57	352	11.0	15.0
2	陈植	国防科技大学航天科学与工程学院	9	67	4.0	8.0
3	何霖	国防科技大学航天科学与工程学院	9	58	5.0	7.0
4	全鹏程	国防科技大学航天科学与工程学院	4	29	3.0	4.0
5	朱杨柱	国防科技大学航天科学与工程学院	5	43	3.0	5.0