Aplicación de un sistema de Schlieren de enfoque autoalineado de alta velocidad para la velocimetría de flujo supersónico
Autores: Lax, Philip A.; Leonov, Sergey B.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Aplicación de un sistema de Schlieren de enfoque autoalineado de alta velocidad para la velocimetría de flujo supersónico
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Enfoque autoalineado schlieren
Sistema SAFS
Profundidad de campo
Medición de velocidad de chispa láser
Número de Mach del flujo
Velocimetría de imagen schlieren
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
Un sistema de schlieren de enfoque autoalineado (SAFS) combina el campo de visión de un sistema schlieren convencional con el desenfoque de un sistema schlieren de enfoque alejado del plano del objeto. Puede ensamblarse en una forma compacta, midiendo 1.2 m (4 pies) de longitud en el caso descrito. La profundidad de campo es lo suficientemente superficial como para distinguir características específicas en dirección transversal en un campo de flujo supersónico dentro de una sección de prueba de 76.2 mm (3 pulgadas) de ancho. Como resultado, las perturbaciones de la capa límite en las ventanas y los defectos del material de las ventanas y las imperfecciones de la superficie están desenfocadas. Se derivan formas analíticas para la profundidad de campo y el viñeteado del sistema SAFS. Se realiza una medición de velocidad de chispa láser en un flujo Mach 2 rastreando la onda de explosión de una chispa láser utilizando imágenes SAFS a 500 kHz con un ancho de pulso óptico de 200 ns. El número de Mach del flujo y la temperatura de estancamiento se miden comparando la dinámica de la onda de explosión con una solución analítica. Además, se realiza velocimetría de imagen schlieren analizando perturbaciones naturales del flujo en imágenes SAFS a 500 kHz utilizando un método de autocorrelación. Comparar los espectros de las perturbaciones de densidad de gas del flujo central y una región cercana a la pared revela una diferencia significativa, con una prevalencia de alta frecuencia en la ubicación de la capa límite.
Descripción
Un sistema de schlieren de enfoque autoalineado (SAFS) combina el campo de visión de un sistema schlieren convencional con el desenfoque de un sistema schlieren de enfoque alejado del plano del objeto. Puede ensamblarse en una forma compacta, midiendo 1.2 m (4 pies) de longitud en el caso descrito. La profundidad de campo es lo suficientemente superficial como para distinguir características específicas en dirección transversal en un campo de flujo supersónico dentro de una sección de prueba de 76.2 mm (3 pulgadas) de ancho. Como resultado, las perturbaciones de la capa límite en las ventanas y los defectos del material de las ventanas y las imperfecciones de la superficie están desenfocadas. Se derivan formas analíticas para la profundidad de campo y el viñeteado del sistema SAFS. Se realiza una medición de velocidad de chispa láser en un flujo Mach 2 rastreando la onda de explosión de una chispa láser utilizando imágenes SAFS a 500 kHz con un ancho de pulso óptico de 200 ns. El número de Mach del flujo y la temperatura de estancamiento se miden comparando la dinámica de la onda de explosión con una solución analítica. Además, se realiza velocimetría de imagen schlieren analizando perturbaciones naturales del flujo en imágenes SAFS a 500 kHz utilizando un método de autocorrelación. Comparar los espectros de las perturbaciones de densidad de gas del flujo central y una región cercana a la pared revela una diferencia significativa, con una prevalencia de alta frecuencia en la ubicación de la capa límite.