“復(fù)雜流場精細化測量”?？喗?/h1>
2022-05-21 02:19:36吳杰
實驗流體力學(xué) 2022年2期
吳杰
華中科技大學(xué) 航空航天學(xué)院 武漢 430074
自然界中流動無處不在，涉及到航空航天、能源交通、大氣、生物、醫(yī)學(xué)等多個領(lǐng)域，與國民經(jīng)濟和國防安全息息相關(guān)。認識和理解流動現(xiàn)象，是實驗流體研究人員的理想與追求。在國家戰(zhàn)略急需原創(chuàng)性成果的大背景下，流體力學(xué)與諸多學(xué)科交叉發(fā)展，復(fù)雜流動現(xiàn)象與新問題不斷涌現(xiàn)，發(fā)展精細化流場測量技術(shù)成為了當下實驗流體力學(xué)發(fā)展的重要任務(wù)之一。
流動測量技術(shù)與先進材料、電子技術(shù)、激光器等密切相關(guān)。目前用于流場測量的方法眾多，如紋影法、粒子成像測速法（Particle Image Velocimetry，PIV）、熱線風(fēng)速儀技術(shù)（Hot-Wire Anemometry，HWA）、聚焦激光差分干涉法（Focused Laser Differential Interferometry，F(xiàn)LDI）、壓力敏感涂料技術(shù)（Pressure Sensitive Paint，PSP）、平面激光誘導(dǎo)熒光技術(shù)（Planer Laser Induced Fluorescence，PLIF）、內(nèi)窺式光纖傳感器，以及新型柔性智能蒙皮測量等。傳統(tǒng)紋影法僅能定性表征流場密度梯度，而衍生的背景紋影技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)溫度場和密度場的定量測量；一系列快速響應(yīng)、高時空分辨率測試技術(shù)（如聚焦激光差分干涉技術(shù)、磁納米粒子測溫技術(shù)）已得到廣泛應(yīng)用并獲取了新的流動現(xiàn)象。溫敏漆、壓敏漆測量技術(shù)可獲取模型表面的溫度/壓力分布；內(nèi)窺式光纖傳感器可準確表征發(fā)動機燃燒過程，實現(xiàn)對燃燒過程的在線監(jiān)測；表面柔性電子傳感器技術(shù)具備多布點、多物理場數(shù)據(jù)同步測量能力，解決了變構(gòu)飛行器三維復(fù)雜形變測量的難題；剪切敏感液晶涂層技術(shù)實現(xiàn)了壁面摩擦力矢量場全局測量；層析粒子圖像測速技術(shù)具備三維速度場重構(gòu)能力。總體而言，從定性測量到定量測量，從低速流場測量到高速流場測量，從局部流場測量到全局流場測量，從單一流場參數(shù)測量到多參數(shù)同步測量，從常規(guī)環(huán)境測量到極端環(huán)境測量，當前實驗流體測量技術(shù)取得了長足發(fā)展。
研究人員在流場精細化測量探索的過程中取得了豐碩成果，提出了一系列新的實驗方法和新的測試技術(shù)，有大量寶貴的研發(fā)經(jīng)驗需要總結(jié)。通過相互學(xué)習(xí)與交流，不斷吸納新的學(xué)科知識、豐富和完善實驗手段、提升自主創(chuàng)新能力，是流場測量技術(shù)領(lǐng)域科技工作者的共同愿望。為集中展示該領(lǐng)域的最新研究進展，促進學(xué)術(shù)交流，推動相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，《實驗流體力學(xué)》策劃出版了“復(fù)雜流場精細化測量”專刊，得到了領(lǐng)域內(nèi)諸多專家的積極響應(yīng)，在此表示誠摯感謝。此次?？寮?nèi)容豐富，覆蓋新型測試技術(shù)和方法、復(fù)雜流動結(jié)構(gòu)測量以及極端工況測量等領(lǐng)域，既總結(jié)了近年來國內(nèi)外復(fù)雜流場精細化測量技術(shù)的發(fā)展，又展示了近期有關(guān)技術(shù)的新進展。希望本?？瘜τ谕苿訌?fù)雜流場測量的相關(guān)理論、技術(shù)和應(yīng)用研究等都能起到積極的促進作用。
吳杰（1986— ），男，湖北仙桃人，副教授，博士生導(dǎo)師；中國空氣動力學(xué)會理事、中國空氣動力學(xué)高超聲速專委會與測控專業(yè)委員會委員；《空氣動力學(xué)學(xué)報》《實驗流體力學(xué)》青年編委，《氣體物理》《氣動研究與實驗》編委；中國空氣動力學(xué)教學(xué)指導(dǎo)組組員。長期從事高超聲速實驗空氣動力學(xué)與流場精細測量研究，主持某部重大基礎(chǔ)課題、共用技術(shù)項目、國家自然基金項目等科研任務(wù)，突破毫秒級快開閥研制難題，主持建成Φ0.5米快開閥式Ludwieg管馬赫數(shù)6高超聲速風(fēng)洞，開展了Ludwieg管高超聲速風(fēng)洞新型氣動布局和高超聲速流場擾動精細化測量等研究，在AIAA Journal、Experiments in Fluids 等期刊發(fā)文30余篇，授權(quán)發(fā)明專利14項。
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流動測量技術(shù)與先進材料、電子技術(shù)、激光器等密切相關(guān)。目前用于流場測量的方法眾多，如紋影法、粒子成像測速法（Particle Image Velocimetry，PIV）、熱線風(fēng)速儀技術(shù)（Hot-Wire Anemometry，HWA）、聚焦激光差分干涉法（Focused Laser Differential Interferometry，F(xiàn)LDI）、壓力敏感涂料技術(shù)（Pressure Sensitive Paint，PSP）、平面激光誘導(dǎo)熒光技術(shù)（Planer Laser Induced Fluorescence，PLIF）、內(nèi)窺式光纖傳感器，以及新型柔性智能蒙皮測量等。傳統(tǒng)紋影法僅能定性表征流場密度梯度，而衍生的背景紋影技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)溫度場和密度場的定量測量；一系列快速響應(yīng)、高時空分辨率測試技術(shù)（如聚焦激光差分干涉技術(shù)、磁納米粒子測溫技術(shù)）已得到廣泛應(yīng)用并獲取了新的流動現(xiàn)象。溫敏漆、壓敏漆測量技術(shù)可獲取模型表面的溫度/壓力分布；內(nèi)窺式光纖傳感器可準確表征發(fā)動機燃燒過程，實現(xiàn)對燃燒過程的在線監(jiān)測；表面柔性電子傳感器技術(shù)具備多布點、多物理場數(shù)據(jù)同步測量能力，解決了變構(gòu)飛行器三維復(fù)雜形變測量的難題；剪切敏感液晶涂層技術(shù)實現(xiàn)了壁面摩擦力矢量場全局測量；層析粒子圖像測速技術(shù)具備三維速度場重構(gòu)能力。總體而言，從定性測量到定量測量，從低速流場測量到高速流場測量，從局部流場測量到全局流場測量，從單一流場參數(shù)測量到多參數(shù)同步測量，從常規(guī)環(huán)境測量到極端環(huán)境測量，當前實驗流體測量技術(shù)取得了長足發(fā)展。
研究人員在流場精細化測量探索的過程中取得了豐碩成果，提出了一系列新的實驗方法和新的測試技術(shù)，有大量寶貴的研發(fā)經(jīng)驗需要總結(jié)。通過相互學(xué)習(xí)與交流，不斷吸納新的學(xué)科知識、豐富和完善實驗手段、提升自主創(chuàng)新能力，是流場測量技術(shù)領(lǐng)域科技工作者的共同愿望。為集中展示該領(lǐng)域的最新研究進展，促進學(xué)術(shù)交流，推動相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，《實驗流體力學(xué)》策劃出版了“復(fù)雜流場精細化測量”專刊，得到了領(lǐng)域內(nèi)諸多專家的積極響應(yīng)，在此表示誠摯感謝。此次?？寮?nèi)容豐富，覆蓋新型測試技術(shù)和方法、復(fù)雜流動結(jié)構(gòu)測量以及極端工況測量等領(lǐng)域，既總結(jié)了近年來國內(nèi)外復(fù)雜流場精細化測量技術(shù)的發(fā)展，又展示了近期有關(guān)技術(shù)的新進展。希望本?？瘜τ谕苿訌?fù)雜流場測量的相關(guān)理論、技術(shù)和應(yīng)用研究等都能起到積極的促進作用。
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