[科普中國]-流場

定義定義一

表述：

某一時刻氣流運動的空間分布。

流場型式：

一般有3種基本的流場形式：

①相對均勻的氣流、略有彎曲的流線組成的氣流。

②奇異線。常有風(fēng)向不連續(xù)的間斷線和分支或匯合的漸近線。

③奇異點。即流場中風(fēng)速為零的靜風(fēng)點。

定義二表述：

運動流體所占有的空間區(qū)域。

流場校測目的常規(guī)高超聲速風(fēng)洞流場校測，可測量得到風(fēng)洞的實際性能，以了解風(fēng)洞的馬赫數(shù)、溫度分布均勻性和流向角大小等流場品質(zhì)和試驗數(shù)據(jù)的精準度，檢驗是否達到各項設(shè)計指標及相關(guān)標準或規(guī)范的要求，便于分析可能的未達標因素、提供改進的依據(jù)；而風(fēng)洞投入使用后，也通常需要定期進行流場校測和標模試驗，以檢驗其指標是否發(fā)生變化。同時，積累的流場校測數(shù)據(jù)、標模試驗數(shù)據(jù)可以為風(fēng)洞試驗數(shù)據(jù)的分析和故障排查提供依據(jù)或參考數(shù)據(jù)。

流場校測的目的是全面詳細地測量風(fēng)洞的流場狀況及其品質(zhì)，獲得不同運行條件下的馬赫數(shù)、溫度場均勻性和流向角等流場特性參數(shù)，以及用于確定風(fēng)洞的最佳運行參數(shù)。2

方法流場校測應(yīng)在風(fēng)洞各系統(tǒng)均運行正常的條件下，在確定的運行參數(shù)條件(主要是總溫、總壓)下開展。風(fēng)洞流場校測試驗的基本流程是：

(1)確定的風(fēng)洞運行狀態(tài)。

(2)完成校測試驗裝置與測量系統(tǒng)準備。

(3)將校測裝置安裝調(diào)整到待校測流場截面。

(4)風(fēng)洞運行，測量并獲得壓力、溫度等有效數(shù)據(jù)。

(5)風(fēng)洞運行結(jié)束。

必要時，需要記錄相關(guān)的環(huán)境條件參數(shù)，如大氣環(huán)境壓力、環(huán)境溫
度等。2

特性分析對于流場特性分析，常涉及到渦的概念。對于流場的渦分析中，渦常包含渦量場和渦旋兩個方面，從渦形態(tài)上可以認為：渦量場指渦量的空間分布，渦旋指渦量集聚的渦結(jié)構(gòu)，也常用渦指流場流線圖中的漩渦形態(tài)(比如旋翼渦環(huán)形態(tài))。渦量場通常和粘性流動存在著對應(yīng)關(guān)系。流體粘性應(yīng)力的大小由應(yīng)變速率決定，尤其是剪切應(yīng)變速率的大小。而渦量和應(yīng)變速率都是由流場的速度梯度造成的，速度梯度越大，應(yīng)變速率和渦量一般也越大。

渦量?？衫斫鉃榱黧w微團繞其中心作剛體旋轉(zhuǎn)的角速度的2倍。但渦量并不代表流體微團表現(xiàn)出旋轉(zhuǎn)，比如邊界層中的渦量，主要表現(xiàn)在剪切率上。當流體微團有旋轉(zhuǎn)時，從其物理意義上可以理解為：微團繞其流線軌跡的曲率中心的旋轉(zhuǎn)角速度和繞微團本身中心的旋轉(zhuǎn)角速度的疊加。3