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  • 壓敏涂料技術在風洞中的應用研究

  • 內容出處:http://www.monsantofacts.com時間2013-11-15 05:36作者admin瀏覽次數
 
摘要:壓敏涂料技術是重要的風洞模型表面壓力測量技術之一。作者介紹了壓敏涂料的研制及該技術應用于 風洞試驗時的自動化試驗圖像采集技術、試驗數據處理與修正技術及實際應用中的一些經驗,給出了在飛機機翼、 邊條.前緣襟翼.副翼表面,壓敏涂料技術與常規測壓孔技術測量結果的比較。
 
關鍵詞:壓敏涂料技術;壓敏涂料;風洞試驗技術 中圖分類號:V211.74 文獻標識碼:A
 
o引言
 
壓敏涂料 PSP(Pressure Sensitive Paint)技術是 基于發光分子的氧猝熄現象發展起來的一項技術。 其基本使用原理是將一種特殊材料制成的具有壓力 傳感器功能的壓敏涂料噴涂到模型表面上,它在特定 波長的激發光照射下,可發射出熒光。熒光強度場與 壓力場強有關,由高分辨率的數字式CCD攝像頭攝 取模型表面熒光強度的圖像,通過計算機圖像處理, 可得到模型表面壓力分布。到目前為止,世界航空技 術先進的國家風洞中都進行了該項技術研究,并配置 了相應的測試設備,已經提供工程應用(在來流速度 為亞、跨、超聲速定常流時,已經達到與常規測壓孔獲 得的壓力分布的比較值為|ACP 1=0. 050. 02,如給
定一個測壓點進行修正可達到j AC, | <0. 02的精準 度水平),從目前的發展趨勢上看,未來PSP技術將 很有可能替代常規開孔壓力測量試驗技術,而且可以 部分替代常規天平測力試驗技術。
 
PSP技術的優點在于無需單獨另外加工復雜的 測壓模型,就可得到壓力分布數據,而對一些薄翼及 無法開孔的部件,只要光能照到,則可得到壓力數據。 對于型號設計,這些試驗是非常有用的。而且是一種 準非接觸連續的壓力分布測量技術,積分可得到全模 型載荷。由于其模型表面熒光強度的變化對應于氣 動載荷分布變化,是實時的流譜,這些結果都具有很 高的工程應用價值。
 
究院與中國科學院化學研究所對使用國產PSP的 PSP技術的應用研究工作。
 
1壓敏涂料系統試驗設備
 
壓敏涂料系統主要由壓敏涂料、激發光源系統、 @準系統、實驗圖像采集系統、實驗圖像處理系統等 5部分組成(見圖1)。
 
激光器
圖1 PSP技術風洞試驗系統 Fig. 1 General layout of the PSP system
i.i壓敏涂料
 
PSP由屏蔽層、粘性層、活性層等3種化合物層 組成,可以連續噴涂于模型表面。屏蔽層主要用于在 模型表面建立光學均勻性和增加光的反射。該層也 可在模型和活性層之間建立化學和物理的分離面,使 模型的材料不影響PSP的性質。粘性層的作用是確 ;钚詫诱辰拥侥P捅砻娴钠帘螌;钚詫又饕 兩種成份組成:一種是對氧有很高穿透性的化合物, 另一種是散布在化合物中的受激發光分子團。
 
PSP可以類似普通油漆一樣由噴槍噴于模型表 面。壓敏涂料總厚度一般是0.040.08mm。
 
1.2 PSP的樣片校準
 
在將PSP噴涂于模型表面的同時,必須準備校 準的樣片。在試驗段中使用的試驗圖像采集與處理 系統和光源系統將用于校準系統。
 
樣片校準公式為:
 
i=2 > = 2
 
pmu,o = ESzW)"
 
* = 0 廣 0
 
式中:h為校準系數為作用于樣片上壓敏涂料的 環境溫度;P為作用于樣片上壓敏涂料空氣的壓力; 夂=J。",其中J。為參考樣片在無氧分子滲透作用時 產生的熒光強度,它只與激發光源的光強有關,與作用 于PSP的溫度和空氣壓力無關;J為對應作用于PSP 的溫度和空氣壓力時,PSP發射的熒光強度。
 
1.3 PSP技術的自動化風洞試驗方案
 
PSP技術應用于暫沖式生產型高速風洞時,遇到 的主要問題有:
 
(1)風洞試驗流場不可能較長時間的穩定,容易 造成PSP技術進行多次試驗圖像采集時,因試驗流 場不同導致試驗精度不高。另外,PSP技術與風洞常
規測壓孔技術試驗數據采集時間的不同步,是造成兩 者試驗結果在比較時的偏差的主要因素之一;
 
(2)PSP技術試驗數據的采集是采用手動的方式 完成,造成試驗效率低及容易產生人為失誤使得試驗 數據丟失。
 
為解決上述問題,研制與開發了 PSP技術風洞 試驗控制軟件,實現了 PSP技術風洞試驗的自動化。 其控制流程見圖2。
田2 PSP技術風洞試驗流程圖 Fig. 2 Flow chart of PSP technique in wind tunnel test
2 PSP的研制與開發
 
psp是psp技術的關鍵之一,它提供了測量模 型所有可視表面壓力分布和計算氣動載荷的能力,其 性能決定了 PSP技術的應用范圍。
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