油膜干涉法测量表面摩擦应力的实验研究

论文摘要

本文主要应用油膜干涉法在平板、翼型以及机翼模型上进行低速下的表面摩擦应力测量，探索了油膜干涉法测量表面摩擦应力的实验技术在平面、曲面等多种环境下适用性及操作方法，分析了不同实验方式对测量结果的影响以及实验误差产生的原因。研究表明，应用于平面测量时，油膜干涉法受模型安装方式、油膜布置方式以及重力作用的影响基本都可以忽略，在不要求较高精度的情况下，不需要对结果进行修正；应用于曲面测量时，需要对实验设备及油膜的布置方式进行设计并对部分参数加以修正，可以得到较为准确的结果。油膜干涉法应用于机翼模型等复杂曲面的表面流动分析和测量时，除了可以方便准确的分析表面流场的特征外，还可以量化地分析表面摩擦应力的分布情况。本文还通过其他传统实验方法如速度型方法、热膜法等与油膜干涉法进行对比试验，表明油膜干涉法是一种操作简便、适用范围广泛的风洞实验技术。该方法也可以推广应用到高速风洞试验和大型运输机的飞行实验测量中。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 传统实验方法
• 1.2.1 以测压为主要手段的测量方法
• 1.2.2 以测电信号为主要手段的测量方法
• 1.2.3 直接测量方法
• 1.3 现代实验方法简介
• 1.3.1 应用 MEMS 进行测量
• 1.3.2 液晶涂层法
• 1.4 本课题的研究内容
• 第二章 油膜干涉法基本原理
• 2.1 油膜法基本原理
• 2.2 油膜干涉法原理
• 第三章 平面测量实验
• 3.1 实验设备
• 3.2 平面初步测量实验
• 3.2.1 平板紊流附面层表面摩擦应力测量
• 3.2.2 平板自然转捩附面层转捩位置的确定
• 3.2.3 速度型方法实验
• 3.3 平面初步测量实验数据处理分析
• 3.3.1 油膜实验数据处理
• 3.3.2 速度型方法数据处理
• 3.3.3 分析
• 3.4 油膜干涉法平面对比测量实验
• 3.4.1 实验目的
• 3.4.2 实验方法
• 3.4.3 实验数据处理
• 3.4.4 分析
• 3.5 小结
• 第四章 翼型表面摩擦应力测量实验
• 4.1 实验方法及环境简介
• 4.2 油膜法实验结果分析
• 4.2.1 层流区域
• 4.2.2 分离泡区域
• 4.2.3 紊流区域
• 4.3 热膜法测量结果
• 4.4 速度型和 Preston 管测量结果
• 4.5 小结
• 第五章 机翼模型测量实验
• 5.1 实验测量原理与方法
• 5.2 实验方法与设备
• 5.3 实验结果及分析
• 5.3.1 机翼下部的结果分析
• 5.3.2 机翼中下部的结果分析
• 5.3.3 机翼中上部的结果分析
• 5.3.4 机翼上部的结果分析
• 5.4 小结
• 第六章 总结和展望
• 6.1 油膜干涉法实验总结
• 6.2 数据处理方式的设想与展望
• 6.3 飞行实验的展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文