染色線法屬液體示蹤粒子流動顯示，多用於水洞或水槽中。其基本原理是在被測的流場中設定若於點，在這些點上不斷釋放某種顏色的液體，它隨流過該點的流體微團一起往下游流法，這樣，流經該點的所有流體微團都被染上顏色。這些流體微團組成了可視的染色線，用以顯示流動特性。
基本介紹
- 中文名：染色線法
- 外文名：Dyeing line method
- 技術類型：顯示技術
- 所屬類別：液體示蹤粒子流動顯示
- 用處：多用於水洞或水槽中
- 裝置：盛裝染色液的罐、細塑膠管或鋼管
基本原理,試驗裝置,方法基本要點,套用,
基本原理
染色線流動顯示屬液體示蹤粒子流動顯示，多用於水洞或水槽中。其基本原理是在被測的流場中設定若於點，在這些點上不斷釋放某種顏色的液體，它隨流過該點的流體微團一起往下游流法，這樣，流經該點的所有流體微團都被染上顏色。這些流體微團組成了可視的染色線，用以顯示流動特性。
根據跡線、流線和脈線的定義，染色線即脈線，在。時刻通過流體某點的脈線或染色線是在該點處染上色的所有流體微團組織的一條看得見的線。按著這個定義，在‘時刻流場中的脈線實際上是通過某點的所有跡線在，時刻其端點的連線。在定常流中，染色線和流場中的流線或跡線是重合的，這樣染色線就顯示了流場中的流線；但是在非定常流中所顯示的染色線既不是流線也不是跡線，且難以直接建立它們之間的轉化關係。因此，很難利用染色線來分析和解釋各種複雜的流動現象。然而，.如果將這些染色點設定在繞流物體的分離點或分離線處，則那些染過色的帶有渦量的流體微團都將隨自由剪下層(或稱自由渦層)進人旋渦中，從而使流場中的旋渦被顯示出來。所以，染色線流動顯示技術是顯示旋渦運動的流動結構和渦運動中的各種流動現象的有力工具:在水洞和水槽中染色線顯示技術依然是研究複雜流動的重要手段。圖為74度/40度。雙三角翼在迎角a=20度時染色線流動顯示照片，釋放染色液的孔設定在機翼前緣，因為前緣渦形成的起始分離線就位於機翼的尖前緣處，由此可見其前緣分離渦。
試驗裝置
染色線法的試驗裝置十分簡單。首先需要一個可盛裝染色液的罐，該罐安裝在可上下自由移動的支架上，利用塑膠導管將染色液罐與模型上的小孔連線，這樣可將罐中的染色液通過塑膠導管和模型上的小孔釋放到流場中。
還可以通過細塑膠管或鋼管，利用注射管直接將染色液置放到流場中所需觀察的位置。例如，為了將染色液置放在物面的分離點和分離線上，這種位置在試驗前是難以精確確定的，所以難以在模型加上時給出正確的染色液注人孔;此外，隨著來流條件和模刮姿態的變化，分離線在物面上的位置也隨之改變，固定在模型上的開孔難以滿足始終在分離線上注入染色液的要求。用注射管根據需要在不同位置注人染色液的方式能夠解決這一問題。但要注意應使管子對所研究的流動狀態干擾減到最小。
方法基本要點
（1）選用的染色材料應使染色線擴一散慢、穩定性好、無毒。常用的染料有墨水、高錳酸鉀、牛奶、食用顏料和苯胺染料等。利用螢光顏料與適當的燈光照明配合，可以增強染色線的可見度。
（2）染色液應當與水的密度基本相同，以避免染色線由於在水中上浮或下沉引起的軌跡偏差。必要時可以在染色液中混人適量的酒精或某些適當密度的液體。在染色液中加人適量的牛奶，可提高染色線的可.見度和穩定性。
（3）當將染色液注人水中時，應使注人速度與當地水流速度基本相等，以避免由於射流不穩定所引起的染色線的脈動。為了使染色液注人的速度保持不變，裝染色液的罐應有足夠的容積。
（4）為了使記錄染色線流譜的照相或錄像更清晰，選用染料的顏色和流場背景應形成強的反差。通常在水槽的透明壁外放置塗有白色無光漆的壁板。利用螢光染料也是提高染色線可.見度的重要方法。
套用
如圖是利用染色線顯示在旋渦發生器中形成的旋渦流動。它是利用注射器將染色液注人到旋渦中形成的。可以看到在旋渦破裂之前，渦核以柱狀形態穩定地流動，破裂時渦核突然擴張成泡狀破裂。用染色線顯示技術可以十分簡便地顯示出旋渦的破裂位置。
染色線顯示的渦流泡狀破裂如圖分別給出了74度/40度雙三角翼身組合體在迎角為8度/26度時的染色線流動顯示圖畫。從中可以看，機頭渦和雙三角翼前緣脫體渦的情況，在a=8度，雙三角翼的前緣脫體渦已經形成出，特別是內翼前緣脫體渦和機頭渦纏繞在一起。在a=26度，雙三角翼的前緣脫體渦在翼面上已經破裂，機頭渦在翼面中部也已經破裂。
染色線與片光組合可以清晰地顯示空間斷面狀態。如圖為錐柱體模型在迎角叨。用染色線與片光組合顯示的頭部脫體渦，片光位於頭部錐和柱體結合部，可以清楚地看出渦核的位置。
用染色線與片光組合顯示的雙三角翼上翼面斷面流態見圖。由圖a可見，在迎角為24度時，在該斷面(位於雙三角翼折點處)由74度內翼形成的前緣脫體渦尚未破裂。圖b表明，在同一斷面處，當迎角增加到30度時，旋渦已經破裂。
