基本介紹
基本信息,升華,相關測量,其他觀察方法,示蹤方法,光學方法,
基本信息
試驗時，將揮發性的液體或容易升華的固體噴塗在模型表面，依據塗料從模型上散失的速度與邊界層狀態有關的原理(在湍流邊界層內由於氣流的不規則運動導致該處蒸發量或升華量大於層流處)來區分邊界層狀態，確定過渡點的位置。
升華
在相圖中，溫度和壓強低於三相點的部分中，有氣相和固相的交界線。凡是從氣相越過這條交界線變為固相的過程，都是升華。相反的過程，即從固相越過這條交界線變為氣相的過程，叫凝華。大部分物質在升華為蒸氣後還能凝華成為和升華前一樣的固體，但是某些固體會在升華又凝華後形成另一種結構的固體，比如紅磷在升華之後再凝華就成為白磷了。
在一定的大氣壓強下，固體物質的蒸氣壓與外壓相等時的溫度，稱為該物質在這個壓強下的升華點。在升華點時，不但在固體表面，而且在其內部也發生了升華，作用很劇烈。
相關測量
在實際流動分析中，人們關心的一個關鍵問題是流動為層流還是湍流，因此作為兩種流態的中間過程—轉捩研究得到了人們的重視，因為轉捩對流動的摩擦阻力、熱交換、流動的分離位置及邊界層的增長等都有很大的影響。在套用風洞實驗測量流動轉捩過程中，對轉捩位置的顯示與測量就顯的尤為重要。在以前的實驗中曾採用組合熱膜法、液晶顯示與圖像處理法、雷射片光源與煙流顯示法、熱脈衝人工轉挨控制與內聲激振人工轉捩控制法等測量和控制流動轉捩。但這些方法對設備精度和實驗成本等要求很高。升華法卻具有一定優點。
升華法是根據邊界層的層流區和湍流區流態存在差別來判斷邊界層轉挨的一種測量方法。其具體方法是先將固態物質禁與丙酮溶劑配製成濃度為10%的溶液，用噴壺均勻地噴灑在模型表面，使模型表面呈現出一層均勻的薄薄的白色粉狀禁晶體(此時丙酮已揮發);再把模型表面的顆粒狀的禁晶體及雜物顆粒清理乾淨，否則這些顆粒會引起楔形的湍流區，不利於實驗的觀察。準備完畢後吹風實驗，當氣流流過模型表面時，由於模型湍流區氣流的脈動速度大於層流區，擴散速率增大使得湍流區表面的禁層很快升華掉，而層流區尚未完成升華，導致層流區、湍流區交界處(轉挨區)存在明顯的分界線。這也是升華法測量機翼表面流動轉挨的機理。
其他觀察方法
風洞中流態觀察方法大致為分兩類:第一類是示蹤方法;第二類是光學方法。
示蹤方法
①煙流法 用風洞中特製煙管或模型上放出的煙流顯示氣體繞模型的流動圖形。這是一種很好的觀測方法。世界各國建設了不少煙風洞。通常是在風洞外把不易點燃的礦物油用金屬絲通電加熱而產生的煙引入風洞;也有將塗有油的不鏽鋼或鎢絲放在模型前，實驗時通電將鎢絲加熱,產生細密的煙霧。為了保證煙束清晰不散,必須採用大收縮比的收縮段、穩定段或風洞入口加裝抗湍流網和採用吸振性能好的材料製造洞壁等措施，保持煙流為層流狀態。煙流法除用於觀察繞模型的流動，還可用來測量邊界層過渡點位置和研究渦流結構。
②油流法 在粘性的油中摻進適量指示劑(如炭黑)並滴入油酸，配製成糊狀液態物，均勻地塗在模型表面。實驗時通過指示劑顆粒沿流向形成的紋理結構，顯示出模型表面的流動圖形。如果油中加入少量螢光染料，則在紫外線照射下可以顯現出螢光條紋圖，稱為螢光油流圖。它可以顯示模型表面氣流流動方向、邊界層過渡點位置、氣流分離區、激波與邊界層相互干擾等流動現象。
③絲線法 將絲線、羊毛等纖維貼上在要觀察的模型表面或模型後的格線上,由絲線的運動(絲線轉動、抖動或倒轉) 可以判明氣流的方向和分離區的位置以及空間渦的位置、轉向等。現在又發展到用比絲線更細的尼龍絲，有時細到連肉眼都看不清。將尼龍絲用螢光染料處理後再粘在模型上。這種絲線在紫外線照射下顯示出來，並且可以拍攝下來。粘絲很細，對模型沒有影響，可同時進行測力實驗。此法稱為螢光絲線法。
④蒸汽屏法 在風洞中形成過飽和的蒸汽，在需要觀察的截面，垂直氣流方向射入一道平行光，氣流經過光面時，由於離心力的作用，旋渦內外蒸汽的含量是不同的,光的折射率因此不同,便能顯示出渦核的位置。此法多用來觀察大攻角脫體渦的位置。
⑤液晶顯示法 利用液晶顏色隨溫度而改變的特性來識別層流、湍流邊界層和激波。液晶是一種油狀有機物,溫度較低時，無色透明,隨著溫度上升，便以紅、黃、綠、藍、無色的順序改變，能鑑別有微小溫差的層流和湍流邊界層流動以及激波前後的溫差。它適用於高速和超聲速流態觀察。液晶的塗法與漆類似，先稀釋，再噴塗。液晶對污物雜質敏感，噴塗時，模型表面必須乾淨。
