北航實(shí)驗(yàn)流體力學(xué)重點(diǎn)

1、北航研究生課程實(shí)驗(yàn)流體力學(xué)重點(diǎn)北航研究生課程實(shí)驗(yàn)流體力學(xué)重點(diǎn)第一章：相似理論和量綱分析流體力學(xué)相似？包括幾方面內(nèi)容？有什么意義？流體力學(xué)相似是指原型和模型流動(dòng)中，對(duì)應(yīng)相同性質(zhì)的物理量保持一定的比例關(guān)系，且對(duì)應(yīng)矢量相互平行。內(nèi)容包括： 1.幾何相似物體幾何形狀相似，對(duì)應(yīng)長(zhǎng)度成比例； 2.動(dòng)力相似對(duì)應(yīng)點(diǎn)力多邊形相似，同一性質(zhì)的力對(duì)應(yīng)成比例并相互平行 （加慣性力后，力多邊形封閉）； 3.運(yùn)動(dòng)相似流場(chǎng)相似，對(duì)應(yīng)流線(xiàn)相似，對(duì)應(yīng)點(diǎn)速度、加速度成比例。什么是相似參數(shù)？舉兩個(gè)例子并說(shuō)明其物理意義 必須掌握的相似參數(shù)：Ma，Re，St。知道在什么流動(dòng)條件下必須要考慮這些相似參數(shù)。相似參數(shù)又稱(chēng)相似準(zhǔn)則，是表征流動(dòng)

2、相似的無(wú)量綱特征參數(shù) 。1. 兩物理過(guò)程或系統(tǒng)相似則所有對(duì)應(yīng)的相似參數(shù)相等。例如：假定飛機(jī)縮比模型風(fēng)洞試驗(yàn)可以真正模擬真實(shí)飛行，則原型和模型之間所有對(duì)應(yīng)的相似參數(shù)都相等，其中包括CL, CD, CM ： 風(fēng)洞試驗(yàn)可以測(cè)得CL, CD, CM 值，在此基礎(chǔ)上，將真實(shí)飛行條件帶入CL, CD, CM 表達(dá)式，可以求得真實(shí)飛行的升力、阻力和力矩等氣動(dòng)性能參數(shù)。2. 所有對(duì)應(yīng)的相似參數(shù)相等且單值條件相似則兩個(gè)物理過(guò)程或系統(tǒng)相似。例如：對(duì)于戰(zhàn)斗機(jī)超音速風(fēng)洞試驗(yàn)，Ma和Re是要求模擬的相似參數(shù)，但通常在常規(guī)風(fēng)動(dòng)中很難做到。 由于對(duì)于此問(wèn)題，Ma影響更重要，一般的方案是保證Ma相等，對(duì)Re數(shù)影響進(jìn)行修正。

3、Ma為慣性力與彈性力之比，在可壓縮流動(dòng)中考慮。 Re為慣性力與粘性力之比，在粘性流動(dòng)中考慮。St為無(wú)量綱頻率，在周期性流動(dòng)中考慮。另，通常風(fēng)洞模型試驗(yàn)?zāi)M飛行器試驗(yàn)要滿(mǎn)足的主要相似參數(shù)：超音速：Ma和Re（需要同時(shí)考慮壓縮性和粘性影響）；低速（Ma<0.3 ）：Re（壓縮性影響可忽略，只考慮粘性影響）。什么是量綱和單位？二者的區(qū)別與聯(lián)系。 量綱表征物理量的性質(zhì)（類(lèi)別），如時(shí)間，長(zhǎng)度等。單位表征度量物理量大小或數(shù)量的標(biāo)準(zhǔn)，如m，cm，mm，kg，N等。相似參數(shù)的推導(dǎo)有幾種方法？有定律分析法，方程分析法和量綱分析法三種。1.定律分析法：基于已知的物理定律，利用相似定理確定相似參數(shù)。如：；2.

4、方程分析法：基于流體力學(xué)控制方程，利用特征物理量對(duì)方程進(jìn)行無(wú)量綱化（歸一化）處理，能夠得到相關(guān)的相似參數(shù)。如：對(duì)N-S方程得3.量綱分析法：定理。如果描述一個(gè)物理過(guò)程或系統(tǒng)的關(guān)系式中含有n個(gè)物理量，而其中有k個(gè)物理量的量綱是相互獨(dú)立的，那么這個(gè)物理過(guò)程或系統(tǒng)可以表達(dá)成n-k個(gè)相似參數(shù)（準(zhǔn)則）組成的關(guān)系式，稱(chēng)關(guān)系式。相似三定理的內(nèi)容？在模擬試驗(yàn)過(guò)程中各自有什么作用？第一第二見(jiàn)第二題，第三為定理。定理作用：1. 一個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以推廣到其他同類(lèi)相似流動(dòng)問(wèn)題。2. 可以用來(lái)整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得到簡(jiǎn)潔的關(guān)系表達(dá)式。3. 可以用來(lái)指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)，可以顯著減少實(shí)驗(yàn)參數(shù)和實(shí)驗(yàn)次數(shù)，而不會(huì)影響到實(shí)驗(yàn)結(jié)果。定理應(yīng)用： 根據(jù)

5、問(wèn)題列出參數(shù)關(guān)系 關(guān)系式（相似參數(shù)） 應(yīng)用定理計(jì)算 如風(fēng)洞模型試驗(yàn)?zāi)M飛行器飛行： 已知飛行條件，求實(shí)驗(yàn)條件 已知實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果，求飛行條件對(duì)應(yīng)參數(shù)步驟：一、正確寫(xiě)出物理過(guò)程或系統(tǒng)的物理量關(guān)系式，關(guān)鍵：完全準(zhǔn)確地找到全部n個(gè)相關(guān)物理量（自變量和因變量）。從3方面著手： 幾何參數(shù)：長(zhǎng)度L，直徑D， 面積S等； 介質(zhì)參數(shù)：密度，粘性，導(dǎo)熱系數(shù)等； 流動(dòng)參數(shù)：速度 V, 壓強(qiáng)p, 溫度T, 力F等。（包括因變量）二、選定一組量綱相互獨(dú)立的k個(gè)物理量（必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行驗(yàn)證），通常k=4或3，即n個(gè)物理量中所包含的基本量綱的總數(shù)。三、用選定的一組k個(gè)物理量對(duì)余下的n-k個(gè)物理量進(jìn)行無(wú)量綱化，得到n-k個(gè)無(wú)量綱

6、相似參數(shù)1, 2, ，n-k，據(jù)此給出關(guān)系式f(1, 2, ，n-k)=0。舉例：處于不可壓均勻流中的光滑圓球，討論分析影響其阻力FD 的無(wú)量綱參數(shù)。已知圓球阻力影響因素包括流體的密度、粘性系數(shù) 、圓球的直徑D和運(yùn)動(dòng)速度V等。1.寫(xiě)出物理量關(guān)系式2.找出k個(gè)量綱相互獨(dú)立的物理量簡(jiǎn)單觀察5個(gè)物理量中，最多應(yīng)有3個(gè)量綱相互獨(dú)立的物理量（因?yàn)椴豢蓧毫?，不用考慮溫度變化影響）。設(shè)k=3，取，D，V 為一組量綱獨(dú)立變量，并進(jìn)行驗(yàn)證：各物理量量綱的基本量綱表達(dá)式的冪次行列式不為零。 3.求得相似參數(shù)和關(guān)系式。利用選定的一組k個(gè)量綱相互獨(dú)立的物理量作為特征量，對(duì)余下的n-k個(gè)物理量進(jìn)行無(wú)量綱化，得到相似參數(shù)

7、和關(guān)系式。 和 FD 的量綱同樣可用基本量綱表達(dá)： 以1為例，若使其為無(wú)量綱量，應(yīng)滿(mǎn)足：得 第二章：壁面剪切應(yīng)力測(cè)量1. 壁面剪切應(yīng)力測(cè)量的困難在那里？壁面剪切應(yīng)力量值太小，約 1mg/cm2量級(jí) , 很難進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量。2.壁面剪切應(yīng)力測(cè)量的方法有哪些？ 傳統(tǒng)方法：1.直接測(cè)量方法平板彈簧鉸鏈測(cè)力；2. 牛頓內(nèi)摩擦定律方法 用Pitot 管、熱線(xiàn)、激光多普勒測(cè)速，再用內(nèi)摩擦定律；3. 邊界層動(dòng)量積分方法測(cè)兩處的邊界層速度分布，用動(dòng)量積分方程；4. Stanton管法Stanton管實(shí)際上是一個(gè)矩形Pitot管，尺寸很小，如下圖；5. Preston管法Preston管也是一種特殊的小型的 Pi

8、tot管，總壓管貼附在壁面上，靜壓也是通過(guò)壁面測(cè)壓孔測(cè)量；熱比擬方法利用壁面剪切應(yīng)力和壁面熱流密度的比擬關(guān)系，確定剪切應(yīng)力。Stanton管Preston管現(xiàn)代方法：基于MEMS 技術(shù)的測(cè)量方法；油膜干涉法；液晶涂層法?；贛EMS技術(shù)的方法：主要用于脈動(dòng)測(cè)量。 特點(diǎn)：空間/時(shí)間分辨率高，有前途，需進(jìn)一步發(fā)展。油膜干涉法：主要用于時(shí)均值測(cè)量。特點(diǎn)：精度高，應(yīng)用越來(lái)越多。液晶涂層法：主要用于流動(dòng)顯示。太多的要求限制了應(yīng)用。3.基于MEMS（微電子制造系統(tǒng)）的方法有幾種？簡(jiǎn)述各自工作原理？ 直接方法浮動(dòng)元件傳感器；間接方法 熱傳感器和光學(xué)傳感器。 1.浮動(dòng)元件傳感器 是直接測(cè)量方法的微型化。傳感器

9、直接測(cè)量作用在一個(gè)與周?chē)诿姘惭b齊平的“浮動(dòng)的”元件表面的摩擦力。利用測(cè)力傳感器直接測(cè)量，通過(guò)位移傳感器間接測(cè)量。2.熱傳感器是熱比擬方法的微型化。流體流過(guò)，帶走熱量，當(dāng)熱平衡建立方程求熱流密度，類(lèi)比得壁面剪切應(yīng)力。3.光學(xué)傳感器激光壁面剪切應(yīng)力傳感器的工作原理是基于牛頓內(nèi)摩擦定律，利用激光多普勒方法測(cè)量邊界層粘性底層內(nèi)某一高度y處的流速。高度y的值則利用激光干涉方法確定。4.油膜干涉法測(cè)量壁面剪切應(yīng)力的原理？油膜干涉法是基于薄油膜在剪切應(yīng)力作用下表現(xiàn)出的特性。油凃于模型表面形成薄油膜，當(dāng)有流體流過(guò)，油膜變薄。利用干涉法測(cè)量油膜厚度h來(lái)確定油膜厚度變化率。油膜斜率變化率取決于當(dāng)?shù)乇诿婕羟袘?yīng)力大

10、小。通過(guò)多次測(cè)量油膜厚度，利用薄油膜方程可以確定當(dāng)?shù)乇砻婺Σ亮Α?組成部分：光源、油膜、采集設(shè)備 (檢測(cè)器)、合適的模型表面。模型表面要求：可反射（光）表面，表面光滑，表面粗糙度低，材料折射率高：如玻璃、鋼、聚酯薄膜等。 分為：點(diǎn)測(cè)量法，線(xiàn)測(cè)量法，面測(cè)量法。面測(cè)量法： 條紋圖像壁面摩擦力技術(shù)（FISF: Fringe imaging skin-friction ） 全局圖像壁面摩擦力技術(shù)（GISF: Global imaging skin-friction ） 表面圖像壁面摩擦力技術(shù)（SISF: Surface imaging skin-friction ）5. 液晶涂層法測(cè)量壁面剪切應(yīng)力的原

11、理？實(shí)現(xiàn)定量測(cè)量的困難在何處？利用剪切敏感液晶涂層在剪切作用下反射不同波長(zhǎng)可見(jiàn)光的特性測(cè)量壁面剪切應(yīng)力矢量分布。液晶有螺旋狀的分子排列結(jié)構(gòu)，在白色光照射下，液晶涂層反射光波長(zhǎng)與螺距大小有關(guān)。溫度或剪切應(yīng)力變化會(huì)使分子排列結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生變化（螺距、螺旋軸傾角改變），液晶圖層顏色變化。困難：標(biāo)定困難，觀測(cè)到的顏色依賴(lài)于：剪切應(yīng)力、觀測(cè)方向、照明光線(xiàn)入射角、液晶的狀態(tài)。得到精確定量結(jié)果困難，多用于定性觀測(cè)流動(dòng)顯示。第三章：熱線(xiàn)測(cè)速技術(shù)原理及應(yīng)用1. 什么是熱線(xiàn)測(cè)速（簡(jiǎn)述熱線(xiàn)測(cè)速原理）？通過(guò)感知處于運(yùn)動(dòng)流體中的電加熱細(xì)金屬絲（熱線(xiàn)）的熱交換變化來(lái)測(cè)量速度的方法。 E 熱線(xiàn)內(nèi)能，W 熱線(xiàn)電加熱功率，H 單位

12、時(shí)間熱線(xiàn)傳給周?chē)黧w的熱量。2.熱線(xiàn)測(cè)速的特點(diǎn)？（優(yōu)/缺點(diǎn)，包括動(dòng)靜態(tài)特性，空間分辨率等）尺寸小 空間分辨率高 O(1m)相對(duì)Pitot管空間分辨率O(1mm)。頻響高 有效響應(yīng)頻率250KHz 相對(duì)Pitot管有效響應(yīng)頻率 1Hz。 適用于研究流動(dòng)細(xì)節(jié)，特別是湍流研究。熱線(xiàn)動(dòng)態(tài)特性：熱線(xiàn)測(cè)速：非定常（脈動(dòng)）速度常規(guī)測(cè)量方法 由于MCT<MCC，恒溫法的動(dòng)態(tài)特性?xún)?yōu)于恒流法，表現(xiàn)為響應(yīng)頻率高，相位滯后小。, 相位差 靈敏度 S。由于MCC>MCT，此問(wèn)題恒流法比恒溫法更嚴(yán)重。 熱線(xiàn)測(cè)速儀多采用恒溫法工作方式。3. 熱線(xiàn)的兩種工作方式和工作原理？恒流法：設(shè)開(kāi)始熱線(xiàn)處于一熱平衡狀態(tài)：V

13、= V1, Uw1= Iw1Rw1。工作過(guò)程保持Iw Iw1 (const) 當(dāng)V = V2 > V1: Tw2 < Tw1，Rw2 < Rw1 Iw調(diào)節(jié)R Iw直至 Iw = Iw1 達(dá)新平衡狀態(tài)：Uw2 = Iw1Rw2 < Iw1Rw1 = Uw1標(biāo)定：獲得UwV 曲線(xiàn)測(cè)量：基于標(biāo)定曲線(xiàn)UwV，測(cè)得UwV恒溫法：設(shè)開(kāi)始V = V1，熱線(xiàn)處于一熱平衡狀態(tài)U12 = 0. Uw1= Iw1Rw1,工作過(guò)程保持Rw Rw1 (const) ( T Tw1 ) 當(dāng)V=V2>V1Tw2 < Tw1, Rw2 < Rw1 U12 > 0.調(diào)節(jié)Ri Iw

14、直到Tw = Tw1 ( Rw = Rw1 ), 即 U12 = 0, 此時(shí)達(dá)到新平衡：Iw = Iw2 > Iw1 Uw2= Iw2 Rw1 >Uw1= Iw1Rw1標(biāo)定：獲得 UwV曲線(xiàn)測(cè)量：基于標(biāo)定曲線(xiàn)UwV，測(cè)得UwV4.熱線(xiàn)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)屬于幾階動(dòng)態(tài)模型？比較兩種工作方式下的動(dòng)態(tài)特性。一階模型。恒流法：，時(shí)間常數(shù)Mcc 衡量動(dòng)態(tài)響應(yīng)的重要參數(shù)，值越小動(dòng)態(tài)響應(yīng)越快。對(duì)流速余弦變化的響應(yīng)：響應(yīng)Rw也是余弦變化, 與V變化頻率相同（ f =/(2)）， 但存在相位滯后 cc。 恒溫法：恒溫法的動(dòng)態(tài)特性總是優(yōu)于恒流法，故實(shí)際中恒溫法更常用。另見(jiàn)第2題。5.什么是King公式？什么是有

15、效冷卻速度？單一熱線(xiàn)能否感知速度方向？ 由King公式，。Rf對(duì)流換熱熱阻。Pr數(shù)：粘性耗散與熱傳導(dǎo)之比。有效速度為熱線(xiàn)的有效冷卻速度。單一熱線(xiàn)不能感知速度方向。6.一維/二維熱線(xiàn)探頭可用來(lái)測(cè)量湍流的哪些統(tǒng)計(jì)量？如何測(cè)量？ 時(shí)均速度大小和方向；脈動(dòng)統(tǒng)計(jì)量：脈動(dòng)強(qiáng)度（湍動(dòng)能）和湍流度以及雷諾應(yīng)力。7.兩組信號(hào)或函數(shù)的相關(guān)函數(shù)和相關(guān)系數(shù)是如何定義的（表達(dá)式）？相關(guān)系數(shù)代表什么意義？什么是自相關(guān)系數(shù)和互相關(guān)系數(shù)？自相關(guān)和互相關(guān)在分析流動(dòng)中有什么意義？ 評(píng)測(cè)兩組信號(hào)相關(guān)程度，不考慮幅值差異，只關(guān)心變化規(guī)律是否相似。問(wèn)題：設(shè)x(t)和 y(t)為兩個(gè)信號(hào)或波形，比較二者相似程度。數(shù)學(xué)表達(dá)：選擇參數(shù)，使得

16、y(t)逼近 x(t)，即尋找 的最小值，該值大小描述x(t)與 y(t) 的相似程度， 用以消除幅值差別。 相對(duì)偏差可寫(xiě)為： 其中，稱(chēng)為相關(guān)系數(shù)，可簡(jiǎn)寫(xiě)為。 分子稱(chēng)為相關(guān)函數(shù)： 。 Rxy表示x(t)和y(t)相似或相關(guān)程度：Rxy越大，相關(guān)程度越大。 a.互相關(guān) 兩個(gè)信號(hào)或兩組數(shù)據(jù)的互相關(guān)函數(shù)表示了它們之間的相似程度或依賴(lài)關(guān)系，如不同位置的速度。應(yīng)用舉例：PIV測(cè)速中間隔t兩幅圖中對(duì)應(yīng)粒子的判定 擬序結(jié)構(gòu)總體速度的測(cè)量b.自相關(guān)一段時(shí)間間隔后的信號(hào)與當(dāng)前信號(hào)的相似程度。應(yīng)用舉例：測(cè)量血管血液流速。 8.能譜分析方法中，能譜密度函數(shù)代表怎樣的物理意義？從能譜函數(shù)中可得到流動(dòng)的哪些信息？由參數(shù)

17、的時(shí)間歷程測(cè)量結(jié)果如何得到能譜密度函數(shù)？ 能譜作用：尋找流動(dòng)中的周期性運(yùn)動(dòng)特性。 對(duì)任一隨機(jī)信號(hào)x(t)做傅里葉變換。時(shí)域到頻域： 能譜密度。 物理意義：代表x(t)中頻率為的諧波（脈動(dòng)）分量的振幅，表征其脈動(dòng)強(qiáng)弱，能譜密度 E(f)正比于頻率f的諧波分量的振幅的平方。 從能譜密度可以得到湍流中高頻脈動(dòng)的衰減（幅值）快，低頻脈動(dòng)衰減慢。若E(f)f曲線(xiàn)有尖點(diǎn)，則表明流動(dòng)會(huì)呈現(xiàn)明顯的周期性。第四章：激光多普勒測(cè)速（LDA）原理及應(yīng)用1. 什么是激光多普勒測(cè)速（簡(jiǎn)述LDA測(cè)速原理）？ LDA 方法是利用一束激光照射隨流體流過(guò)測(cè)量區(qū)域的微小粒子，通過(guò)探測(cè)粒子散射光的多普勒頻移來(lái)測(cè)量流速的一種方法。系

18、統(tǒng)構(gòu)成：激光器、探頭（發(fā)射器+接收器）、信號(hào)數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)、移測(cè)坐標(biāo)架。2.LDA測(cè)速的特點(diǎn)？（優(yōu)/缺點(diǎn)，包括動(dòng)靜態(tài)特性，空間分辨率等） 優(yōu)點(diǎn)：非接觸光學(xué)測(cè)量（點(diǎn)測(cè)量）方法絕對(duì)測(cè)量方法 (無(wú)需標(biāo)定)精度高, 不確定度小于0.1%空間分辨率高，測(cè)量體尺寸10m量級(jí)能夠測(cè)三維速度（2D LDA+1D LDA）能夠識(shí)別速度方向, 可用于有回流的流動(dòng)測(cè)量 速度測(cè)量范圍大: -150m/s 1000 m/s響應(yīng)頻率高, 采樣頻率可達(dá)400800MHz （硬件） 缺點(diǎn)：透光要求、播撒粒子、對(duì)震動(dòng)敏感 ；光學(xué)系統(tǒng)調(diào)整困難、價(jià)格昂貴 120萬(wàn) RMB。3.激光多普勒測(cè)速光路有幾種形式？給出光路示意圖并

19、比較二者優(yōu)缺點(diǎn)。向前散射：對(duì)震動(dòng)敏感，光路調(diào)整困難。 向后散射（常用）：結(jié)構(gòu)緊湊，使用方便，調(diào)整和移動(dòng)容易。4.水洞和風(fēng)洞中LDA測(cè)量對(duì)激光器功率和粒子大小有何要求？原因何在？ 水洞中使用大功率激光器，風(fēng)洞中使用小功率激光器。激光器功率大則有效信號(hào)強(qiáng)。5.LDA是如何實(shí)現(xiàn)分辨流速方向的？LDA時(shí)間分辨率（動(dòng)態(tài)響應(yīng)頻率）主要受哪些因素影響？ 流速方向不明確：沿正向或負(fù)向穿越測(cè)量體的粒子產(chǎn)生同樣的信號(hào)。使用頻移方法能夠區(qū)分速度正負(fù)。fshift=40 MHz。多普勒信號(hào)是離散和隨機(jī)的。離散性：信號(hào)出現(xiàn)不連續(xù)，取決于測(cè)量體內(nèi)是否有粒子通過(guò)。隨機(jī)性：信號(hào)何時(shí)出現(xiàn)無(wú)法預(yù)測(cè)，無(wú)規(guī)律性。信號(hào)中伴有很多噪音，

20、來(lái)源：激光器噪聲, 光電檢測(cè)器(光電倍增管, PMT)的散粒噪聲；光路安裝或調(diào)整不正確 ；信號(hào)處理系統(tǒng)中的電子噪音； 背景光噪聲：非預(yù)期的散射光, 觀察窗、透鏡和反射鏡的反射光等。6.如何提高LDA測(cè)量的信噪比？ 激光器功率；粒子大?。ê线m）和濃度（適中）；光路參數(shù)并正確調(diào)整光路系統(tǒng)。第五章：粒子成像測(cè)速（PIV）技術(shù)1. 什么是粒子成像測(cè)速技術(shù)（簡(jiǎn)述PIV測(cè)速原理）？粒子成像測(cè)速技術(shù)是一種全流場(chǎng)測(cè)速技術(shù)，可測(cè)得流場(chǎng)中某一截面上的瞬時(shí)二維速度矢量分布，體視PIV可獲取三維速度分量。原理：1.曝光時(shí)間間隔t 很短的一對(duì)圖像2.找出兩圖像間粒子組的位移 d3. 2.PIV測(cè)速的特點(diǎn)？（優(yōu)/缺點(diǎn)，包

21、括動(dòng)靜態(tài)特性，空間分辨率等）優(yōu)點(diǎn)： 測(cè)速范圍大：0 超音速；能夠測(cè)量速度三個(gè)分量（體視PIV），基于矢量場(chǎng)結(jié)果，可得到統(tǒng)計(jì)量、空間相關(guān)以及其他數(shù)據(jù)，如渦量場(chǎng)；時(shí)間分辨率不高，為十幾Hz。利用快速 CMOS技術(shù)和大功率激光器，有效測(cè)量頻率可達(dá)kHz；常規(guī)PIV空間分辨率1mm，顯微PIV空間分辨率1m。缺點(diǎn)： 價(jià)格昂貴；裝置復(fù)雜。對(duì)比：熱線(xiàn)與LDAPIV單點(diǎn)測(cè)量，移測(cè)測(cè)量流場(chǎng)，費(fèi)時(shí)全流場(chǎng)測(cè)量熱線(xiàn)接觸測(cè)量，LDA非接觸非接觸光學(xué)方法 (需加粒子)只能得到統(tǒng)計(jì)量（時(shí)均量）分布瞬時(shí)流場(chǎng)速度、渦量等分布3. LDA和PIV都用到激光器，二者的區(qū)別在哪？ LDA用激光器發(fā)射持續(xù)的激光束，PIV用激光器發(fā)生

22、片光，并且使用雙脈沖激光器。4.PIV方法中一個(gè)詢(xún)問(wèn)區(qū)內(nèi)的速度是如何確定的？空間分辨率和詢(xún)問(wèn)區(qū)大小選取有什么關(guān)系？當(dāng)?shù)厮俣鹊扔谠?xún)問(wèn)區(qū)粒子位移除以脈沖間隔。粒子在脈沖時(shí)間間隔內(nèi)運(yùn)動(dòng)的位移必須小于詢(xún)問(wèn)區(qū)邊長(zhǎng)的1/4。為提高空間分辨率，可取相鄰詢(xún)問(wèn)區(qū)50%的重疊。每個(gè)詢(xún)問(wèn)區(qū)的粒子數(shù)量: 至少3-4個(gè)，10-15較佳。5. PIV方法中的虛假矢量有什么特點(diǎn)？為什么會(huì)出現(xiàn)虛假矢量？為什么必須去除虛假矢量？ 虛假矢量特征：大小和方向與周?chē)噶坎町愶@著；容易出現(xiàn)在邊界處，如模型表面和片光邊緣；通常單個(gè)出現(xiàn)。產(chǎn)生原因：粒子濃度低；粒子播撒不均勻；粒子處于旋渦中；信噪比S/N低；粒子的3D運(yùn)動(dòng)。虛假矢量在對(duì)速度

23、求導(dǎo)時(shí)會(huì)引起顯著誤差。6.2D3C-PIV和3D3C-PIV有何區(qū)別？發(fā)展3D3C-PIV的技術(shù)關(guān)鍵是什么？2D3C-PIV使用片光照明，對(duì)某個(gè)切面內(nèi)三維速度的測(cè)量，目的是在提取切面二維速度分量的同時(shí)獲得第三個(gè)空間速度分量。3D3C-PIV使用體積光照明，測(cè)量某個(gè)容積內(nèi)體流動(dòng)的三維速度，實(shí)現(xiàn)真正意義上的全場(chǎng)三維PIV。技術(shù)關(guān)鍵在于對(duì)空間三維連續(xù)速度場(chǎng)的測(cè)量。由于相機(jī)基于針孔模型，物平面和CCD像平面是聚焦成像關(guān)系，離開(kāi)物平面且位于景深范圍內(nèi)的粒子在像平面上是像斑圖像，之前所述的片光定義的物平面和相機(jī)像平面的幾何投影關(guān)系不再適用。有全息、透視、散焦和層析三維PIV技術(shù)。第六章：非定常氣動(dòng)力與壓強(qiáng)

24、測(cè)量1. 什么是傳感器或測(cè)量系統(tǒng)的靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性？二者主要區(qū)別在哪里？靜態(tài)性能： 當(dāng)被測(cè)參數(shù)不隨時(shí)間變化時(shí)，測(cè)量系統(tǒng)處于靜態(tài)測(cè)量狀態(tài)，在這種情況下傳感器的輸出量與輸入量（被測(cè)參數(shù)）之間的關(guān)系，稱(chēng)靜態(tài)特性。動(dòng)態(tài)特性： 當(dāng)傳感器輸入、輸出量隨時(shí)間變化，稱(chēng)測(cè)量系統(tǒng)處于動(dòng)態(tài)測(cè)量狀態(tài)，其輸入量和輸出量都是時(shí)間的函數(shù)，這時(shí)輸出函數(shù)與輸入函數(shù)之間的關(guān)系，稱(chēng)為動(dòng)態(tài)特性。即：動(dòng)態(tài)特性是指?jìng)鞲衅鲗?duì)隨時(shí)間變化的輸入量的響應(yīng)特性。 靜態(tài)特性只關(guān)注傳感器輸出量與輸入量之間的大小關(guān)系；動(dòng)態(tài)特性除了輸出量與輸入量的大小關(guān)系，還應(yīng)反映出測(cè)量系統(tǒng)頻響特性，即時(shí)間上響應(yīng)的快慢。2.什么是動(dòng)態(tài)特性的零階、一階和二階模型？各階模

25、型中影響測(cè)量結(jié)果的主要參數(shù)是什么？幾階微分方程就是幾階模型。主要參數(shù)略。3.非定常氣動(dòng)力測(cè)量系統(tǒng)屬于動(dòng)態(tài)特性的幾階模型？如何提高測(cè)量結(jié)果的可靠性？如何測(cè)得測(cè)力系統(tǒng)的固有頻率？二階模型。為保證測(cè)量值準(zhǔn)確真實(shí)反映真實(shí)值，要求，即要求測(cè)量系統(tǒng)固有頻率高。一般氣動(dòng)天平自身很高，但在安裝模型后，顯著降低，因?yàn)橹蠱 包括模型質(zhì)量（等效質(zhì)量）。另外，所測(cè)的力的振動(dòng)主要由流動(dòng)脈動(dòng)引起，而一般氣流脈動(dòng)的高次諧波（f）很弱，因此，測(cè)量高次諧波影響（高頻氣動(dòng)力）實(shí)驗(yàn)困難。4.常規(guī)測(cè)壓系統(tǒng)用于測(cè)量非定常壓強(qiáng)，屬于動(dòng)態(tài)特性的幾階模型？如何提高測(cè)量結(jié)果的可靠性？一階模型。為減小時(shí)間常數(shù)，提高測(cè)量系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性，應(yīng)使測(cè)壓管長(zhǎng)

26、度小，空腔體積小，測(cè)壓管直徑適中，被測(cè)壓強(qiáng)時(shí)均值大。第七章：流動(dòng)顯示1. 什么是流動(dòng)顯示技術(shù)？流動(dòng)顯示方法分幾類(lèi)？各有什么特點(diǎn)？氣體和液體透明，肉眼無(wú)法直接觀測(cè)到流動(dòng)形態(tài)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)技術(shù)，使流動(dòng)可視化的方法，稱(chēng)流動(dòng)顯示。示蹤粒子流動(dòng)顯示：煙線(xiàn)法/染色液法/氫氣泡法/激光誘發(fā)熒光（LIF）法等 表面流動(dòng)顯示：絲線(xiàn)法/油流法/壓敏漆（PSP）/溫敏漆（TSP）等光學(xué)流動(dòng)顯示：陰影法(Shadowgraphy)/紋影法(Schlieren) /干涉法(Optical interferometry)等2.什么是跡線(xiàn)、流線(xiàn)和染色線(xiàn)？區(qū)別與聯(lián)系？染色液法中染色孔發(fā)出的是什么線(xiàn)？ 跡線(xiàn)：任一流體微團(tuán)在流場(chǎng)中的

27、運(yùn)動(dòng)軌跡。 流線(xiàn)：某一時(shí)刻，流場(chǎng)中的一條假想曲線(xiàn)，曲線(xiàn)上各點(diǎn)的切線(xiàn)方向代表當(dāng)?shù)厮俣仁噶糠较颉?染色線(xiàn)：不同時(shí)刻通過(guò)流場(chǎng)某一固定點(diǎn)的所有流體質(zhì)點(diǎn)在某一時(shí)刻的連線(xiàn)。典型的如模型表面某一出液孔發(fā)出的染色液。區(qū)別與聯(lián)系：一條跡線(xiàn)：同一流體微團(tuán)，在不同時(shí)刻所處位置的連線(xiàn)（t變,微團(tuán)不變）。 拉格朗日方法一條流線(xiàn)：同一時(shí)刻，流線(xiàn)上不同流體微團(tuán)的速度方向（t不變，微團(tuán)變）。 歐拉方法一條染色線(xiàn)：不同時(shí)刻，流過(guò)同一點(diǎn)的不同流體微團(tuán)的位置連線(xiàn)（t變，微團(tuán)變）。 非定常流動(dòng)：流線(xiàn)跡線(xiàn)染色線(xiàn) 定常流動(dòng)：流線(xiàn)=跡線(xiàn)=染色線(xiàn)3.示蹤粒子流動(dòng)顯示方法中示蹤粒子的選擇有哪些要求？為什么？前提：保證粒子的跟隨性。粒徑越小，跟

28、隨性越好，沉浮影響越?。涣Ｗ用芏扰c流體介質(zhì)越接近，沉浮影響越小。4.試述氫氣泡法的原理，什么是氫氣泡時(shí)間線(xiàn)？有什么意義？ 水電解，陰極產(chǎn)生氫氣。脈沖電源氫氣泡時(shí)間線(xiàn)速度，定量測(cè)量。5.試舉出兩種表面流動(dòng)顯示方法，并分別敘述其能夠得到哪些流動(dòng)信息？絲線(xiàn)法：顯示模型表面流動(dòng)方向。油流法： 分離線(xiàn)、再附線(xiàn)及其他表面流動(dòng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（螺旋點(diǎn)、鞍點(diǎn)等） 常用于分離、旋渦等復(fù)雜流動(dòng)研究。6. 光學(xué)顯示方法原理是什么？適用于哪些類(lèi)流動(dòng)？有幾種典型方法？簡(jiǎn)述其測(cè)量原理（結(jié)果反映出哪些物理量怎樣的變化）。 n-1=K，密度與折射率成正比。密度變化引起光線(xiàn)偏折，光線(xiàn)偏折量可用下列參數(shù)表征：空間位移、空間偏折角、相位差 (光程差)。適用于：可壓流: = f ( Ma )傳熱過(guò)程: = f ( T )非均質(zhì)流體 (混合): (x, y)分層流動(dòng) (流體具有自然的垂直方向的密度梯度)方法感受光線(xiàn)偏折參數(shù)陰影法線(xiàn)位移紋影法偏折角剪切干涉法相位差 陰影法：由于測(cè)試段中氣體折射率分布不均勻，使光線(xiàn)