Application of an optical pressure measurement technique with pressure-sensitive paint to blow-down supersonic wind tunnel testing

压敏涂料光学压力测量技术在吹扫超声速风洞试验中的应用

基本信息

  • 批准号:
    12650176
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 0.64万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
  • 财政年份:
    2000
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2000 至 2002
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Pressure-sensitive paint (PSP) attracts attention as a novel optical pressure measurement technique to obtain the full-field pressure distribution with very high spatial resolutions. However, conventional polymer-based PSPs cannot be used in short-duration supersonic wind tunnels of blow-down type due to the slow response to a rapid change in pressure. The aim of the present study is to establish PSP measurement technique applicable to aerodynamic tests in blow-down supersonic wind tunnels by improving the time response of PSP itself and the stability of excitation lights. The main results of the present work are as follows:1. The fluctuation of the output of a blue light-emitting diode (LED) array light source is extremely small (less than 0.2%), hence it is suitable for the illumination light for the PSP measurements in short-duration wind tunnels of blow-down type.2. The time constants of PSPs based on porous thin-layer chromatography plates are on the order of 10 microseconds. The fast-responding porous PSP has been applied to a surface pressure measurement in a Laval nozzle of the blow-down wind tunnel of Toyama Prefectural University, and pressure jumps due to a system of oblique shock waves generated in the nozzle wall and temporal fluctuations of the shock locations have been successfully visualized.3. The wall temperature change during a run seriously affects the pressure measurements. The use of a thermally-conductive adhesive tape to fix the porous PSP on a brass wall (as a heat sink) was effective to reduce the surface temperature change during the experiment.4. The signal-to-noise ratio (SNR) of a single image obtained is not enough due to the inevitable shot noise. It suggests that the image processing procedure for the noise reduction is important for PSP measurements in short-duration wind tunnels.
压敏涂料(PSP)作为一种新颖的光学压力测量技术引起了人们的关注,它可以获得具有非常高空间分辨率的全场压力分布。然而,传统的聚合物基PSP由于对压力快速变化的响应缓慢而不能用于短时吹扫型超音速风洞。本研究的目的是通过提高PSP本身的时间响应和激发光的稳定性,建立适用于吹气超音速风洞气动测试的PSP测量技术。本工作的主要成果如下: 1.蓝色发光二极管(LED)阵列光源的输出波动极小(小于0.2%),适合作为短时排污风洞中PSP测量的照明光类型.2。基于多孔薄层色谱板的 PSP 的时间常数约为 10 微秒。快速响应的多孔PSP已应用于富山县立大学吹气风洞拉瓦尔喷嘴的表面压力测量,由于喷嘴壁中产生的倾斜冲击波系统和压力的时间波动而导致压力跳跃。冲击位置已成功可视化。3.运行期间壁温的变化严重影响压力测量。使用导热胶带将多孔PSP固定在黄铜壁上(作为散热器),可以有效减少实验过程中表面温度的变化。 4.由于不可避免的散粒噪声,所获得的单张图像的信噪比(SNR)是不够的。这表明降噪的图像处理过程对于短时风洞中的 PSP 测量非常重要。

项目成果

期刊论文数量(33)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
松本尚之: "PSPによる変動圧力計測"第38回伝熱シンポジウム講演論文集. (発表予定). (2001)
Naoyuki Matsumoto:“使用 PSP 进行脉动压力测量”第 38 届传热研讨会论文集(预定演讲)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
坂村 芳孝: "感圧塗料による時間分解圧力計測"可視化情報. 21. 28-33 (2001)
Yoshitaka Sakamura:“使用压敏涂料进行时间分辨压力测量”可视化信息。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
中村 貴幸: "感圧塗料を用いたラバルノズル内の壁面圧力分布計測"日本設計工学会2002年度秋季研究発表講演会講演論文集. 139-140 (2002)
Takayuki Nakamura:“使用压敏涂料测量拉瓦尔喷嘴中的壁压分布”日本设计工程学会 2002 年秋季研究报告会议记录 139-140 (2002)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
中村 貴幸: "感圧塗料を用いた光学的表面圧力計測"日本機械学会北陸信越支部第40期総会・講演会講演論文集. 87-88 (2003)
Takayuki Nakamura:“使用压敏涂料的光学表面压力测量”日本机械工程师学会北陆信越分会第 40 届大会论文集和演讲 87-88(2003 年)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Saamura, Y.: "Dynamic response of porous pressure-sensitive paints to high-frequency pressure fluctuations"Proceedings of the 10^<th> International Symposium on Flow Visualization. F0268 (on CD-ROM). (2002)
Saamura, Y.:“多孔压敏涂料对高频压力波动的动态响应”第 10 届国际流动可视化研讨会论文集。
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  • 通讯作者:
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