[发明专利]一种明确标定马赫数范围的低速风洞油流实验的彩色油流配方

说明书

本发明涉及一种明确标定马赫数范围的低速风洞油流实验的彩色油流配方，具体而言是适用于马赫数范围为0.3‑0.5油流实验的彩色油流配方，确定使用示踪粒子——碳酸钙粉末，载体油料——硅油和染色剂——红色油性色浆、黄色油性色浆以及绿色油性色浆，并确定三者的质量百分比关系，经过大量的油流显示实验表明该油流配方能获得高质量的彩色油流实验图像，用于分析模型表面气流流态，加深对流场信息的了解，从而达到流动可视化的效果。

技术领域

本发明涉及一种明确标定马赫数范围的低速风洞油流实验的彩色油流配方，具体而言是涉及到马赫数范围为0.3-0.5的油流实验的彩色油流配方。

背景技术

油流实验拍摄所得到的油流图谱主要反映物面附近的流动图画，使得流场“可视化”，可以根据所得到的油流轨迹线来分析二次流、分离流动和旋涡流动等复杂流动现象。因此，油流实验是了解边界层分离以及漩涡结构的重要实验手段之一，广泛应用于气动部件流场的流场显示与测量，如：飞机的机身与机翼，航空发动机、燃气轮机等旋转叶轮机械的叶片、端壁等。

油流实验的原理大致如下：由于油膜厚度非常薄，油的粘性系数远远大于空气的粘性系数，同时除奇点之外压力项与摩擦力项相比是小量，使得油膜对真实流场的影响非常小，可以忽略不计。在油膜厚度小于边界层厚度时，油膜在边界是物面，满足无滑移条件，其上边界/油气界面上，油流和气流的速度以及他们的剪应力、粘性应力相等。经过相关公式推导可知，油流轨迹线方程近似地显示了气流绕流中物面摩擦力线。因而，油流谱实际上显示的是物面上摩擦力线谱。

综上所述，油流涂料是决定油流实验是否能够取得成功的关键因素，只有能够得到相对于待测物体表面清晰可见的显示结果才能真实地反应出流场的流动情况。然而，由于不同待测物体表面颜色有所差异，传统的白色油流配方由于颜色过于单一，往往只能适用于颜色较深的实验件，应用范围受到了限制；单一颜色的油流涂料无法显示不同区域流动之间互相干扰等流动现象的研究，难以分析复杂的流动现象；现代油流实验应当能够根据待测件表面选取对应颜色的彩色油流试剂以得到对比鲜明的油流图谱，或者使用多种彩色油流试剂喷涂实验件表面不同的区域以得到能够表征诸如掺混等复杂流动的油流图谱。同时，不同马赫数工况下流经油流涂料的流体速度不一样，摩擦力大小也有很大差异；当涂料粘度大于摩擦力时，流线图谱比较模糊；而当涂料粘度大于摩擦力时，涂覆于被测模型表面的油流涂料可能被空气带走，流线图谱不完整。因此，不同的吹风条件对油流涂料的油剂、示踪粒子、染色剂与油剂之间的配比有不同的要求，即所用油流涂料的粘度、稠度等性质都应该使得其能够在标注的工况下得到痕迹清晰、保存良好的流线。

因此，针对表面颜色不同的实验件应当选用不同颜色的彩色油流涂料，同时针对不同马赫数的实验工况需要选用不同的配比，并且应该提前标定出所适用的具体马赫数范围。然而，现有的彩色油流涂料往往不能标定出其所适用的具体工况，给科研工作者在选取涂料配方时带来了很大困扰。因此，非常有必要弥补该方面的不足，提出明确标定其适用工况的彩色油流涂料配方。

针对上述情况，本发明即提出了一种明确标定适用工况范围的彩色油流配方：该彩色油流涂料适用于马赫数范围为0.3-0.5的油流实验。经过大量实验验证，本发明所配置的彩色油流涂料能够在所述工况下得到令人满意的油流实验结果，同时由于所选用染色剂颜色多种多样，使得科研工作者在进行0.3-0.5马赫数下的油流实验可根据实验件进行不同选择。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能够在马赫数范围为0.3-0.5的工况下能够根据实验件表面颜色或者所划分的区域选取相对应的一种或多种彩色油流配方以得到良好油流实验结果。经过大量风洞吹风实验验证，本发明能够在马赫数范围为0.3-0.5的工况下能够取得清晰可见的实验结果，根据这些结果能够加深对流场的理解，对实验件的性能有更直观的了解。

本发明所采用的具体技术方案是：