风洞动态试验流动显示多周期移相同步测量方法与流程

本发明属于风洞试验，具体涉及一种风洞动态试验流动显示多周期移相同步测量方法。

背景技术：

1、高超声速飞行器机动飞行中的非线性空气动力特性、复杂气动/运动耦合和稳定性分析，是高超声速飞行器必须解决的基础科学问题。高超声速飞行的边界层转捩问题，是影响高超声速飞行器稳定飞行的重要因素之一。

2、转捩过程会引起边界层的显著变化，带来黏性干扰效应的改变，并与局部的激波干扰、流动分离等复杂流动现象相互耦合，从而影响到飞行器的气动力特性。国外飞行试验结果已经表明，高超声速飞行时的边界层转捩将导致产生复杂的、不确定的纵向和横侧向气动扰动，从而对飞行器的气动稳定性和操纵性产生影响。流动转捩对气动稳定性产生的影响主要包含纵向流效应和横向流效应。纵向流效应是指在高度较高、雷诺数较低的飞行环境下，由于当地平流层环境湍流度很低，飞行器表面流动主要以层流为主，此时若转捩位置在飞行器的后体和前体之间移动，飞行器纵向静稳定性和动稳定性会相应地出现显著变化；横向流效应是指，对雷诺数相对较高的飞行状态来说，飞行器表面以湍流边界层为主，层流边界层和转捩现象主要发生在头部附近，即便是面对称飞行器，头部绕流的非对称转捩也会引发下游流动的不对称，形成横向的环流和横侧向的非对称气动力，使飞行器的横侧向稳定性极大降低。

3、风洞流动显示技术是观测和研究模型表面及空间流场的重要手段，常规的流动显示技术依赖光源及相机的采样频率，对于依赖激光光源的激光纹影、piv等流动显示技术来说，一般试验激光器光源的曝光频率在10hz左右，而动态试验模型的运动频率也在10hz左右，给试验观测带来困难，因此，需要建立风洞动态试验流动显示同步测试技术对运动过程中模型表面的转捩状态进行精确测量，以研究运动行程中的边界层流态和气动力的非定常变化，以及其对飞行器运动的进一步影响。

技术实现思路

1、本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

2、为了实现本发明的这些目的和其它优点，提供了一种风洞动态试验流动显示多周期移相同步测量方法，包括：

3、s1、开展动态风洞试验过程中，将风洞测控系统提供的流场判稳信号，以并联的方式分别接入流动显示系统、模型姿态控制系统的时序控制中；

4、s2、通过向流动显示系统、模型姿态控制系统同时发送触发信号，以触发流场判稳信号上升沿和相机帧频进行试验结果的时域对齐；

5、s3、在试验过程中通过控制流场，使得流场稳定时间 t s与一个周期内采集的预定图像张数所需要采集的时间 t相等。

6、优选的是，所述预定图像张数的获取方式为：

7、设流场稳定时间为 t s，则模型一个运动周期为：，流动显示系统拍摄时间间隔为：，其中， f 1为模型的运动频率， f 2为流动显示系统的拍摄触发频率；

8、当 f 1≈ f 2，经过模型运动多个周期的连续采集，相邻两个周期拍摄的相位时间差为：

9、

10、则在一个运动周期能采集的预定图像张数 n可以通过下式表示：

11、。

12、优选的是，时间 t可通过下式获得：

13、。

14、本发明至少包括以下有益效果：针对依赖激光光源的流动显示技术中激光曝光频率与动态试验模型的运动频率接近的问题，本发明提出了一种风洞动态试验流动显示多周期移相同步测量方法，相比常规的采用硬件设备直接开展流动显示测量的试验方式，该方法可以大幅提高动态试验流动显示的时间分辨率，从而更好的捕捉运动过程中模型表面的转捩状态，以便更好的研究运动行程中的边界层流态和气动力的非定常变化，以及其对飞行器运动的进一步影响。

15、本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

技术特征：

1.一种风洞动态试验流动显示多周期移相同步测量方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的风洞动态试验流动显示多周期移相同步测量方法，其特征在于，所述预定图像张数的获取方式为：

3.如权利要求2所述的风洞动态试验流动显示多周期移相同步测量方法，其特征在于，时间t可通过下式获得：

技术总结
本发明公开了一种风洞动态试验流动显示多周期移相同步测量方法，属于风洞试验技术领域，包括：S1、开展动态风洞试验过程中，将风洞测控系统提供的流场判稳信号，以并联的方式分别接入流动显示系统、模型姿态控制系统的时序控制中；S2、通过向流动显示系统、模型姿态控制系统同时发送触发信号，以触发流场判稳信号上升沿和相机帧频进行试验结果的时域对齐；S3、在试验过程中通过控制流场，使得流场稳定时间Ts与一个周期内采集的预定图像张数所需要采集的时间T相等。本发明提供一种风洞动态试验流动显示多周期移相同步测量方法，该方法可以大幅提高动态试验流动显示的时间分辨率，从而更好的捕捉运动过程中模型表面的转捩状态。

技术研发人员：王晓冰,马上,吴继飞,李乾,赵忠良,李浩,杨海泳,李玉平,苏蕾
受保护的技术使用者：中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/5/8