基于压敏荧光粒子的可压缩流动多场测量研究

Compressible flows are ubiquitous in nature, and are critical in many industrial applications. This project investigate on a novel aerodynamics testing technique which achieve simultaneous measurement of pressure and velocity field. By developing pressure sensitive particles with oxygen quenching properties, deducing a theoretical frame work of the optical flow and method of image processing, the accuracy and range of the technique will be increased. The application of the technique in complex flow mechanism and aerospace engineering will be demonstrated.

可压缩流动在自然界广泛存在，并在众多工业应用中具有关键作用。本项目研究在可压缩高速流动中实现空间速度场与压力场同步测量的新型空气动力学试验技术。通过研制具有氧淬灭特性的压敏荧光颗粒，发展光学测量的理论框架和图像计算处理方法，优化该技术的测量精度和适用范围，初步具备在复杂流动机理与航空航天工程中的应用能力。

本项目面向可压缩流动的空气动力学试验技术发展，研究基于新型的荧光示踪颗粒空间流场流速与压力多场测量技术。首先，项目研究了荧光粒子材料的制备方法，对于多种荧光微粒的压力、时间响应进行了标定，获得了可在空气流场中应用的材料。第二，发展了一种适合风洞中大规模播撒的固态荧光颗粒材料，实现了对于边界层近壁面区域的测量。第三，发展了一种双分量快速响应压敏涂层，大幅降低了快响应涂料的温度误差。第四，开展了速度场与压力场荧光图像处理算法研究，可获得速度、压力场耦合数据处理。本项目对于复杂边界条件下可压缩流动的精细测量获得了显著的进展。