[发明专利]一种模拟烧蚀中液滴流动环境的流动检测装置及检测方法

说明书

本发明公开了一种模拟烧蚀中液滴流动环境的流动检测装置及检测方法。本发明将固态物质颗粒放置在可调节角度的液滴流动平台，并在液滴流动平台上形成具有观察窗口的封闭空间，在液滴流动平台下采用加热系统将固态物质颗粒形成液滴，启动风速动力控制装置吹动液滴在液滴流动平台上流动，俯视摄像机和侧视摄像机同时采集液滴俯视形貌图和液滴侧视形貌图，并传输至计算机，得到液滴流动平台表面的液滴的生成、流动、融合和演化的动态过程；本发明能够对液滴尾迹参数、液滴流动速度、液滴融合参数等进行定量测量与分析，能够有效避免普通液滴在高温条件下迅速蒸发消失的情况，更为全面的获得液滴形状信息。

技术领域

本发明涉及结构形变技术，具体涉及一种模拟烧蚀中液滴流动环境的流动检测装置及检测方法。

背景技术

在航空航天领域，高温、高速流场的复杂服役环境给航空航天热防护带来了巨大挑战。特别是在高超音速飞行器再入过程中，当飞行器达到一定速度，飞行器前缘与空气产生剧烈相互作用，前缘表面温度急剧升高，导致飞行器前缘表面的结构材料由于气动加热而融化，继而形成液滴，在气流的作用下产生流动、融合等一系列演化过程。液滴的产生和流动会对高超音速飞行器产生巨大影响，因此开展地面试验模拟液滴在高温高速气流下的流动过程，分析其流动演化规律是非常必要的。

碳/碳化硅复合材料由于其良好的力学特性和抗高温性能，被广泛应用于航空航天热防护。碳/碳化硅复合材料在烧蚀过程中伴随着气态一氧化碳与液态二氧化硅等物质的生成。液态二氧化硅能够填封材料表面的缝隙等缺陷，同时能够很好的隔绝氧气与基体，减少烧蚀。然而在实际情况下，由于高温高速气流的冲刷作用，液态二氧化硅很容易被冲刷离开试件表面。在液态二氧化硅的流动过程中，大量的细小液滴在流动的同时持续不断地相互融合、长大。针对这个现象开展在线实验观测，研究液滴的流动、融合规律，以更好的利用液态二氧化硅隔绝氧气是很重要的。目前对液滴流动过程的研究较少，尤其是在高温条件下的液滴流动演化过程，缺乏相应的实验条件。清华大学冯雪课题组曾对液滴的融合过程进行研究，但由于实验条件的限制，其液滴的融合过程为常温下的融合过程，无气流作用，且无法从多个观测角度动态揭示液滴流动规律。

发明内容

针对以上现有技术中存在的问题，本发明提出了一种模拟烧蚀中液滴流动环境的流动检测装置及检测方法，模拟液滴在风洞中的流动，并对液滴进行跟踪观测，实现对服役环境下液滴流动的模拟及分析。

本发明的一个目的在于提出一种模拟烧蚀中液滴流动环境的流动检测装置。