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基于快速响应PSP技术的跨声速脉动压力实验研究
基于快速响应PSP技术的跨声速脉动压力实验研究
摘要：
快速响应感光涂层（PSP）技术是一种广泛应用于流动测量中的非侵入性压力传感技术。本文基于快速响应PSP技术，开展了跨声速脉动压力实验研究。通过对跨声速湍流流动的实验测量，揭示了压力涡旋产生与发展的特征，并分析了PSP传感器在跨声速流场中的适应性和测量误差等因素对实验结果的影响。
关键词：快速响应PSP技术；跨声速流动；脉动压力；涡旋；适应性
引言：
随着飞行器的高速发展，特别是超音速和高超音速飞行器的涌现，对流动场的理解和测量需求日益增加。在超音速和高超声速流动中，脉动压力的测量对于优化飞行器的性能、降低与流动场相关的噪音和振动、揭示流动内部结构等具有重要意义。因此，开展跨声速脉动压力的实验研究具有重要的理论与应用价值。
方法：
本研究采用快速响应PSP技术进行跨声速脉动压力实验测量。快速响应PSP技术是一种基于荧光原理的薄膜型压力传感技术。在实验中，将PSP涂层施加在风洞模型表面，并通过激光光源照射涂层，观察PSP涂层的荧光亮度变化，进而获得脉动压力的时空分布信息。
实验中，选择了典型的跨声速湍流流动作为研究对象。首先，通过数值模拟确定了待测脉动压力区域，并设计合适的试验方案。然后，在风洞实验中对PSP涂层进行了校准和验证，保证了实验结果的准确性和可靠性。最后，利用PSP技术采集到的荧光图像数据，通过图像处理算法得到了脉动压力的时空分布。
结果与分析：
通过实验测量，成功获得了跨声速湍流流动中脉动压力的时空分布信息，并揭示了涡旋的位置、大小和演化情况。实验结果显示，压力涡旋的出现与涡旋的相互作用对脉动压力的变化有着重要影响。通过对PSP传感器的灵敏度和测量范围进行分析，得出了PSP技术在跨声速流场中的适用性和局限性。同时，通过与数值模拟结果进行对比，验证了实验测量结果的准确性和可靠性。
结论：
本文基于快速响应PSP技术开展了跨声速脉动压力实验研究。通过对跨声速湍流流动的实验测量，揭示了压力涡旋产生与发展的特征。实验结果表明，快速响应PSP技术在跨声速流场中具有较高的适应性和测量精度。本研究为超音速和高超声速飞行器的流动特性研究提供了重要的实验手段和数据支持。
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