基于粒子追踪测速的壁面摩擦应力测量

采用微粒子追踪测速技术（Micro-Particle Tracking Velocimetry,μ-PTV）对近壁面的流场开展高空间分辨率测量,通过解析黏性底层的速度分布,应用一次线性回归计算得到壁面摩擦应力。测量了不同雷诺数（基于动量损失厚度 ）下的湍流边界层壁面摩擦切应力,在Re_θ =1200时获得了罕见回流事件的发生概率和流场结构。实验结果表明,采用μ-PTV技术可以实现壁面摩擦应力的准确测量,在Re_θ =1634～4070时,摩擦阻力系数测量误差小于2%。回流事件的概率极低,在Re_θ =1200时约为0.05%,尺度小于8×30个壁面单位,因此回流事件的测量对测量技术的空间分辨率要求较高;分析结果表明回流事件伴随壁面附近的强展向涡出现。     

计量型任务的可靠性测度与效益计算

有些设备不宜简单地用“完成任务”与否来描述其工作情况。例如按规定时间T=10秒对一遥测的目标的测量,只进行了1秒或9.5秒设备就失效了。这应当说它完成了10％或95％的规定任务,而不应将它和“没取得任何数据”或“测获全部数据”等同对待;对织布机之类的设备也如此。这就是说,通常定义可靠度R(T)为“规定条件、规定T时间内完成规定任务的概率,     

流动多参数场的单帧图像法测量方法研究

在采用单帧单曝光图像法(SFSE )研究射流卷吸流场测量应用的基础上,提出了单帧多曝光图像法(SFME)。该方法不仅可以测得流场的速度场,还可以得到加速度场、力场以及湍流强度、湍流应力等多个场参数。应用 SFSE 和 SFME 方法,对圆管淹没水射流的卷吸涡结构进行高分辨率图像可视化初步测量实验研究,测量空间分辨率达到1.125μm,发现了一些未见文献报道的涡结构,清晰地显示了射流卷吸涡的发展演变过程。实验结果表明 SFSE 和 SFME 方法用于观测微米级的流场湍流流动和涡结构,可以较其他方法得到更丰富的流场参数信息。与其他流场测量方法比较,该方法测量装置简单,空间分辨率高,对实验条件要求低,能够更加直观地显示流场多参数信息并用于微观流场的测量。     

测定塑性应力的一种图解法及应力-应变曲线修正

本文根据塑性变形下的应力-应变关系,提出用应变片电测法来求出塑性应力的专用材料图解法。它比国内外现有的图解法具有制图简单、图线规则、使用方便的优点。本文还讨论了根据原材料的应力-应变曲线和横向应变-纵向应变曲线,对于加工后屈服极限改变的构件材料,通过对它的应变进行实测,推算出测量处材料的修正应力-应变曲线的方法,使在实际构件的塑性应力实验分析中所采用的应力-应变模型,接近于真实情况,从而减少计算误差,具有一定的实用意义。     

高速数字数据采集系统

近些年来,由于测量通道数增加,越来越需要带有程序库的现代数据采集系统。本文所介绍的系统是具有128个输入测量通道,数据带宽可达20kHz,数据精度为10位分辨率,最大输入数据率每秒2.56×10~6采样次,总采样时间为15ms到375ms范围。一系统技术条件为确定数据采集系统的技术条件,首先要考虑它所服务的各种试验装置,如气动研究部门的高超声速冲击风洞,运输研究部门的撞击雪橇、以及记录在模拟磁带上的汽车碰撞数据     

TC-4钦合金高压气瓶表面残余应力的测量结果及初步分析

本文用x射线应力仪测量了几个气瓶典型截面的表面残余应力分布,并对测量结果作了简单的分析和统计。结果表明,TC-4钛合金高压气瓶表面残余应力的最大值是在焊缝中心或熔合线附近,其数值约为0.34σ_(0.2).横向(垂直焊缝方向)残余应力最大值一般比纵向(平行焊缝方向)的数值低。试验结果还表明,淬火后的时效处理能明显地减小表面残余应力的绝对值,并能使焊缝附近各部分的表面残余应力均匀化。     

低温环境条件下的应变测量

随着超导、高能物理、宇航以及液化天燃气燃料工业等技术的发展,测量结构或部件在低温和超低温条件下应力的要求更为迫切。尽管目前国外已有多种市售的低温应变片,但是,应用低温应变片进行实际部件的应力测量方面的资料至今还很少见。目前进行低温应变测量的试验大致有:(1)液化天燃气(LNG)用的低温高压容器的强度测量;(2)结构部件(火箭液氢液氧燃料貯箱)在低温下的强度测量,     

表面活性剂对纳米CeO2在水介质中分散性能的影响

在对纳米CeO2粉体的Zeta电位进行测量的基础上,采用阴离子表面活性剂油酸和非离子型表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)对纳米CeO2粉体进行了分散实验,系统研究了超声分散时间、表面活性剂种类和浓度对纳米CeO2粉体在水相介质中分散稳定性能的影响。结果表明:随超声时间的延长,纳米CeO2粉体的分散稳定性出现先增后降的变化规律;分散剂种类和浓度不同,纳米CeO2的紫外吸收效果和可见光透光性也不同;对于每一种分散剂均存在最佳超声时间和最佳浓度。纳米CeO2粉体在水相介质中的最佳分散工艺为:超声时间10 min,浓度(质量分数)为2.0%的PVP。     

倒频谱分析研究

前言倒频谱分析虽然被人们了解已有相当长的时间了,但是它在1965年出现FFT技术之后才得到了广泛应用。倒频谱分析是一种建立在频谱分析基础上,把时间信号中的卷积(频谱中的相乘)在倒频谱中变为相加,而在卷积分解中,变为相减的方法。倒频谱分析用于检测频谱中的任何周期结构,如谐波、边带,也可检测回波的影响。倒频谱分析的应用范围有,含有回波信号的处理(地震和水下信号、测量混响环境中的喇叭、包括地面反射的航空发动     

基于幅度补偿的混凝土合成孔径聚焦成像方法

合成孔径聚焦技术(Synthetic aperture focusing technique,SAFT)通过叠加邻近多道通的回波信息,可增强目标缺陷的信号特征,被广泛应用于超声无损检测领域。对于大深度混凝土结构的无损检测问题,由于超声波的衰减作用明显,传统B扫描及SAFT方法的成像效果均不理想。为提高混凝土超声成像的质量,测定了混凝土中超声波传播的相对衰减系数,引入幅度补偿技术对微弱回波信号进行幅度补偿,然后再对补偿信号进行SAFT成像处理,进一步增强了超声成像效果。人工混凝土块实验表明,本文所提方法比传统成像方法具有更高的成像分辨率,底部缺陷反射更加清晰,同时内嵌铁管及木块的实验均验证了本文方法的有效性。     

新型传感器——声表面波位移传感器和声表面波加速度计

本文讨论了用声表面波(SAW)位移传感器进行微小位移测量的两种方法:一种是用两个石英基片来组成 SAW 延迟线振荡器进行位移测量;另一种是利用一个石英基片来组成 SAW 谐振器(SAWR)或延迟线振荡器来实现位移测量。这两种方法对于精密工业的位移测量及其可以转化为位移测量的其它物理参量的测量都是十分有用的。本文还介绍了两大类型的 SAW 加速度计:一种是以伸张应力效力为基础的 SAW加速度计,它的敏感元件发生的是伸张或压缩变形;另一种是以弯曲应力效应为基础的SAW加速度计,它的敏感元件发生的是弯曲变形。另外,本文还对 SAW 加速度计的性能进行了分析、讨论。     

强激波阵面的非平衡结构研究

利用测量强激波波后N2+第一负系(0,0)带和(1,2)带的辐射,对强激波后振动温度历程的测量过程进行了探索,并利用Langmuir探针技术,在低密度激波管中对强激波后电子数密度历程进行了测量.测量和计算结果进行了对比.结果表明:N2+B2∑u+态的激发比振动能的激发更快;实验测得的振动温度有明显的周期性振荡;在激波速度7.65~7.85km/s、p1=1.33Pa、实验段内径0.8m下,实验有效时间只有约6.5μs,实验中的电子数密度不能达到峰值.在约10倍波前自由程的实验有效区域内,电子数密度的测量值与计算值吻合很好.     

高超声速表面摩擦应力油膜干涉测量技术研究

针对高超声速摩阻测量的需求,将基于表面图像的摩擦应力油膜干涉测量技术( SISF)应用于Φ0.5m常规高超声速风洞.通过平板模型的风洞实验,进行了硬件设备平台研制、模型表面材料、油膜物性参数的影响特性以及干涉图像数据处理方法研究.结果表明,建立的SISF硬件设备和技术能够获得清晰的干涉条纹,平板模型表面摩擦应力测量结果与数值模拟结果一致,研制的SISF系统可以可靠地应用于高超声风洞模型表面摩擦应力测量.     

基于PSD的模型姿态角和振动测量技术原理性研究

为了适应风洞发展的需要,满足风洞测量技术精细化、多样化的要求,开展了基于位置敏感器件(PSD)技术的模型姿态角测量系统的原理性研究.对PSD探测头进行了详细设计,完成了姿态角测量试验平台和数据采集处理系统,并开展了初步的测量试验.通过原理性试验证明,测量系统的测量范围为-10°~10°,测量准确度为0.036°,测量精度为0.016°.还对系统应用于振动的测量进行了原理性的研究,获得了初步的研究数据.随着进一步的细化和精确度的进一步提高,基于PSD技术的模型姿态角测量系统在风洞模型的姿态和振动测量、姿态角测量机构的标定和检定、视频测量系统的相互验证等领域具有非常大的应用潜力.     

用大气球做失重实验

前言在宇宙空间飞行的火箭、人造卫星、航天飞机要经历超高真空、失重等特殊环境,因此在地面上有必要进行预备性实验。在地面上用长为20m左右的真空槽做失重实验,也只不过能实现几秒的失重状态。然而在地面上30km的高空处,空气密度大约仅是地表处空气密度的1/100,因之空气阻力也变小,所以由很高的高度落下的物体,就能实现近似于失重的状态。例如,重量100kg、横断面积0.1m~2、摩擦阻力系数约为0.2的物体,由35km高空落下时,可望能实现10~(-3)g     

干涉瑞利散射测速技术在跨超声速风洞的湍流度测试应用研究

为了测量高速流场的湍流度，研究了基于法布里-珀罗（Fabry-Pérot）干涉仪的干涉瑞利散射测速技术。设计了干涉瑞利散射速度测量装置，主要由大功率窄线宽连续激光器、法布里-珀罗干涉仪和高帧频EMCCD相机组成，激光器提供连续光源照射流场形成气体分子瑞利散射，并通过法布里-珀罗干涉仪和EMCCD，实现了对流场气体分子瑞利散射光谱精细分辨，获得了高时间分辨速度测量结果。经过理论分析，该装置的速度分辨率为1.23m/s；通过与热线风速仪湍流度测量实验的结果进行对比，验证了干涉瑞利散射测速技术具备流场湍流度非接触测量能力；利用干涉瑞利散射测速装置，在0.3m×0.3m跨超声速风洞上，开展了Ma3.0条件下流场湍流度测量实验，获得了超声速流场的平均速度和湍流度测量结果，装置时间采样率达到4kHz。     

MEMS传感器测量平板表面摩擦应力高速风洞试验

采用两种热敏MEMS传感器阵列和一种电容式MEMS传感器,在FL-21风洞中开展了平板模型表面摩擦应力分布测量试验研究.试验马赫数(Ma)为0.3~0.6,试验雷诺数(Re)为(0.63~1.23)×107 m 1,模型迎角为0°.试验结果表明:平板模型边界层流动能量主要集中在1000Hz以内;试验测得的表面摩擦应力分布随Ma变化规律与可压缩层流/湍流估算值吻合较好;试验所用平板模型边界层流动转捩起始点位于距平板前缘160mm附近,终止点在距平板前缘202.5~242.5mm之间.     

IC10合金本构关系的神经网络模型

为研究IC10合金在不同温度、不同应变率下的流变规律,本文利用材料试验机(MTS809)测得IC10合金在很宽的温度范围(25~800°C)和不同应变率(10-5~10-2s-1)内的应力-应变曲线。试验结果表明,在小于800°C及小应变率条件下IC10合金的流变行为表现为应变硬化。基于试验数据,本文建立了IC10合金本构关系的BP神经网络模型,该模型以应变值、应变率及温度作为输入量,流变应力为输出量。与试验结果比较表明,BP神经网络模型的预测精度较高,说明该模型可以精确地预测IC10合金在不同温度、不同应变率下的流变行为。     

犖犘犔犛技术及其在高速飞行器气动研究中的应用

近年来,与高速飞行器相关的超声速/高超声速流动受到了极大关注。这类流动所具有的非定常性、强梯度和可压缩性对试验研究提出了挑战。纳米示踪的平面激光散射技术(NPLS)是2005年由作者所在的研究团队研发的非接触光学测试技术。它能够获得超声速三维流场的某个剖面的瞬态流动结构,并且具有较高的时空分辨率。目前,许多研究结果表明NPLS是研究超声速湍流的一项非常有效的技术。近年来,作者应用 NPLS 技术在超声速湍流研究中取得了较大的进展,并且基于NPLS开发了其它几种技术,比如基于 NPLS 的密度场测量技术(NPLS-DT),能够获得超声速流动的密度场信息并还能进一步得到雷诺应力分布。本文介绍了NPLS技术并回顾了其在超声速边界层、激波/边界层相互作用等流动中的应用。由于能够获得雷诺压力和湍动能等统计量, NPLS技术有望在发展可压缩湍流模型的研究中发挥作用。     

圆柱尾流场的 Tomo-PIV 测量

层析粒子图像测速(Tomo-PIV)是一种先进的光学测量技术,能够定量获取三维体视流场结构,可作为诸如湍流、多涡系干扰等三维复杂流场的有效测量手段。为了实现该技术在风洞模型测量中的应用,研究了工程应用和数据处理方法。在中航工业气动院 FL-5风洞,选取12mm 直径的圆柱体作为试验模型,应用 Tomo-PIV 技术测量了圆柱三维尾流场,通过解决体光源引入、示踪粒子投放和现场标定等关键技术以及对数据处理方法的研究,成功获得了圆柱体后方典型的三维卡门涡流场。测量区域约95mm×70mm×8.5mm,粒子图像分辨率达到20 pixels/mm,包含数万个速度矢量数据,实现了 Tomo-PIV 的风洞试验验证。