基于NPLS技术的超声速流动密度场测量方法研究

作     者：田立丰 易仕和 赵玉新 何霖 程忠宇 

作者机构：国防科技大学航天与材料工程学院长沙410073 

出 版 物：《中国科学（G辑）》 (SCIENCE IN CHINA(SERIES G))

年 卷 期：2009年第39卷第7期

页      面：943-948页

核心收录：

学科分类：080704[工学-流体机械及工程] 080103[工学-流体力学] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(批准号:10672178) 

主　　题：NPLS 超声速 密度场 高时空分辨率 

摘      要：受激波、湍流等多种因素的影响,超声速流动的密度场在空间和时间上呈现出明显的不均匀性和非定常性,给测量带来困难.现有超声速密度场测量方法存在着时空分辨率不高、测量三维密度场能力有限或信噪比低等问题,我们基于NPLS技术(Nano-based planar laser scattering,基于纳米技术的平面激光散射),提出了一种新的超声速密度场测量方法.该方法通过校准NPLS图像灰度与流场当地密度的关系,可测量超声速三维流场某一截面上时间相关的瞬态密度分布.NPLS方法具有高时空分辨率和高信噪比等特点,我们提出的以NPLS为基础的新的超声速密度场测量方法能很好地测量超声速流场中激波结构和复杂涡系结构带来的密度变化.作为应用实例,我们采用该方法对超声速光学头罩对称面密度场进行了测量,测量结果空间分辨率达到93.2μm/pixel,再现了激波、湍流边界层等精细流场结构;对比时间间隔5μs的测量结果,可得出密度场随时间的演化规律.