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दाब संवेदनशील पेंट
सतह दाब मापन मूल बुनियादी द्रव गतिशीलता प्रयोग, विशिष्ट प्रवाह घटनाओं का अध्ययन और कम्प्यूटेशनल द्रव डायनेमिक्स कोड को मान्यता देने के लिए अत्यंत महत्वपूर्ण हैं। सतह दाब मापन नियमित रूप से वायुगतिकीय मापदंडों की जांच करने और मापने के लिए किए जाते हैं और संरचनात्मक अभिकल्पों के लिए इनपुट और प्रारंभिक अभिकल्प चक्र के दौरान महत्वपूर्ण डाटा प्रदान करने के लिए किए जाते हैं। सतही दाब वितरण को मापने की पारंपरिक विधि में मॉडल के उपकरण को कई दाब टैप (मॉडल के आकार और मापन की जटिलता के आधार पर सैकड़ों या हजारों) के साथ वायुगतिकीय मॉडल सतह में ड्रिल किया जाता है और मल्टीप्लेक्सड इलेक्ट्रॉनिक दबाव ट्रांसड्यूसर में टयूबिंग के माध्यम से जोड़ा जाता है। इन दाब टैप से डाटा का उपयोग उपयुक्त संरचना और मॉडल की अन्य विशेषताओं के लिए आवश्यक लिफ्ट को मैप करने के लिए किया जाता है। हालांकि, इस विधि में स्वाभाविक रूप से कई त्रुटियॉं भी हैं:
- यह महंगा और बहुत समय लेने वाला है।
- इसके अलावा, मापन पृथक स्थानों पर किए जाते हैं और आमतौर पर मॉडल के पतले और तेज किनारों पर दाब टैप को स्थापित करना असंभव है।
मॉडल की सतह में छेद ड्रिल करने की विधि मॉडल को कमजोर बनाती है और इसलिए, रेनॉल्ड्स संख्याओं के परीक्षण पर मॉडल हेतु गतिशील भार की एक सीमा होती है। लुमिनेसेंस तकनीक के आधार पर मॉडल को बढ़ाने के बिना सतही दाब प्राप्त करने की यह एक नई विधि है। इसकी क्षमता और फायदों के कारण वायुगतिकीविदों का काफी ध्यान प्राप्त हुआ है।
दाब संवेदनशील पेंट कुछ सम्मिश्र पदार्थों की एक ऑप्टिकल विधि फ्लोरोसेंस गुणधर्म है जो इसे बढ़ाने के बदले एक पवन सुरंग मॉडल सतह पर दाब को अभिग्रहित करता है। सतह को ल्यूमिनोफोर (डाई) मालिक्यूल पेंट से लेपन किया जाता है और इन ल्यूमिनोफोर के संदीपन में सक्षम प्रकाश स्रोत के साथ प्रबुद्ध किया जाता है। परिणामस्वरूप वे संदीपन से पहले आंतरिक संक्रमण के कारण संदीपन तरंगदैर्ध्य की तुलना में लंबे तरंगदैर्ध्य की प्रकाश को फ्लोरोसिस और उत्सर्जित करता है। निष्क्रिय प्रक्रिया दो प्रकार हो सकती है: 1) थर्मल संघर्ष के माध्यम से निष्क्रियता 2) कुछ ल्यूमिनोफोर्स ऑक्सीजन मालिक्यूल के साथ संघर्ष के माध्यम से निष्क्रिय होते हैं, यह प्रक्रिया ऑक्सीजन क्वेंचिंग के रूप में जानी जाती है (यानी संदीप्त ल्युनिनेसेंस ऑक्सीजन मालिक्यूल द्वारा अवशोषित होता है, इसलिए संदीपन तीव्रता में त्रुटि होती है)। दाब में हवा के संघटकों की सापेक्ष पदार्थ स्थिर होते हैं, सतह के ऊपर वायु दाब का प्रभाव होता है। इसलिए दाब कम होने से उच्च उत्सर्जित प्रकाश पा सकते हैं। सिद्धांतानुसार दाब का अनुपात उत्सर्जित प्रकाश तीव्रता के व्युत्क्रम के लिए सही है।
इसको ऑप्टिकल दाब मापन प्रणाली में शामिल किया जा सकता है। जैसा चित्र में दिखाया गया है, मूल अवधारणा काफी सरल है। दाब संवेदनशील पेंट (पीएसपी) बनाने के लिए ऑक्सीजनयुक्त फोटोल्युमिनिसेंट सम्मिश्र, ऑक्सीजन व्याप्य बाइंडर में फैली गई है। यह पेंट एक वायुयान मॉडल पर लगाया जाता है और उचित प्रकाश स्रोत से उत्सर्जित होता है। प्रकाश स्रोत को फ़िल्टर किया जाना चाहिए ताकि यह ल्युमिनेसेंस बैंड से कोई प्रकाश नहीं निकाले। एक उच्च रेसुलेशन फोटोडिटेक्टर (कैमरा) मॉडल को फ़िल्टर के माध्यम से पेंट द्वारा उत्सर्जित प्रकाश के अलावा अन्य सभी प्रकाश को देखता है। मॉडल पर दाब वितरण की गणना प्रकाश तीव्रता (अंशांकन) के मापन वितरण द्वारा की जाती है; यानी छवि में जितनी उज्ज्वलता उतना कम दाब।
इस तकनीक में निम्नलिखित विशिष्ट लाभ पाए गए हैं:
1. दाब नल को निकालने के अलावा, पीएसपी अति उच्च स्थानिक संकल्प के साथ सतही दाब वितरण प्रदान करता है (केवल लेंस-सीसीडी कैमरा व्यवस्था और कैमरा के रेसुलेशन से प्राप्त किया जा सकता है).
2. इस तकनीक द्वारा प्रवाह दृश्यता को भी प्राप्त कर सकते हैं। शॉक लोकेशन, सीमा परत अलगाव, और रीएटैचमेंट जैसे प्रवाह विशेषताओं को देख सकते हैं।
3. पीएसपी तकनीक केलिए समय बहुत कम चाहिए और यह लागत प्रभावी है।
पीएसपी सेटअप की योजना
ईएडी में पीएसपी प्रणाली
एनएएल के तीव्रता आधारित पीएसपी प्रणाली में यूवी-फ्लैश लैंप, दो वैज्ञानिक ग्रेड सीसीडी कैमरा, अंशांकन उपकरण और एक प्रयोगशाला में विकसित शोधन आधारित इमेज प्रोसेसिंग सॉफ्टवेयर शामिल हैं। मॉडल पर पीएसपी का उत्सर्जन ज़ेनॉन फ्लैश लैंप द्वारा लगभग यूवी प्रकाश उत्सर्जित रेंज 405एनएम तरंगदैर्ध्य की सीमा में प्रदान किया गया है। पूरे मॉडल के पृष्ठ पर रोशनी का इष्टतम वितरण चार 15मीटर लंबे ऑप्टिकल फाइबर केबल द्वारा लैंप प्रणाली से जुड़े चार इल्युमिनेटर हेड के प्रयोग से प्राप्त किया गया है। पेंट उत्सर्जन डाटा को 1280 x 1024 पिक्सल के रेसुलेशन के साथ दो एयर कूल्ड वैज्ञानिक ग्रेड 12-बिट सीसीडी स्लो स्कैन कैमरे से अधिग्रहित किया गया है। छवि अधिग्रहण दो अलग पीसीआई कार्डों के आधार पर पीसी आधारित डाटा अधिग्रहण प्रणाली द्वारा किया जाता है। कैमरा और प्रकाश को पीसी आधारित सॉफ्टवेयर द्वारा ट्रिगर और नियंत्रित की जाती है। छवि एकीकरण का समय आम तौर पर 9-12 सेकंड होता है ताकि सीसीडी एरे में बड़े पिक्सेल फिल अनुपात हो (नायस अनुपात के मुताबि बड़े संकेतों को पाने के लिए). दो कैमराओं (दाब संवेदनशील और तीव्रता संवेदनशील) से छवियों का अधिग्रहण करने का अनुक्रम: क) परिवेश दाब और तापमान ख) डार्क इमेज ग) प्रि-रन विंड-ऑफ इमेज घ) विंड-ऑन इमेज और च) पोस्ट-रन विंड-ऑफ इमेज। 8मिमी और 12मिमी फोकल लम्बाई के कैमरे का उद्देश्य एनएएल सुरंगों के इमेजिंग मॉडल के लिए अनुकूल है, जो पीएसपी छवियों के अधिकतम स्थानिक रेसुलेशन प्रदान करते हैं।
पीएसपी डाटा प्रोसेसिंग विधि
मॉडल पर पीएसपी संवेदक और अंशांकन पृष्ठ एक ही समय में तैयार की जाती है। प्रारूपिक पोर्ट डेटा के साथ पीएसपी आंकड़ों की तुलना के लिए कुछ स्थिर दाब पोर्ट मॉडल के साधन हैं। हमारे सुरंगों में सीपी मापन अनिश्चितता <± 0.02 तक प्राप्त की गई है। एनएएल अवधमन सुरंगों में प्राप्त तापमान के पीएसपी अधिग्रहण अवधि 9एस के दौरान 3oC की सीमा में है और इस ड्राप का प्रभाव (मॉडल सतह पर कम) नगण्य साबित हुआ है।
विनिर्देश
दाब सीमा: 100 एमबार से 2 बार
अनिश्चितता: सीपी में <± 0.02
स्थानिक संकल्प: 0.1 मिमी
इस तकनीक की प्रमुख उपलब्धियॉं/परिणाम
प्रारूपिक लड़ाकू वायुयान की दाब क्षेत्र छवि
वायुयान पंख के मॉडल पर ईएसपी और पीएसपी मापन के बीच तुलना
संदर्भ दस्तावेज
psp.docx
psp.docx
aeroacosutics-writeup.pdf
प्रयुक्त सुविधाएं
0.3 मीटर सुरंग
0.5 मीटर बेस प्रवाह सुरंग
1.5 मीटर निम्न गति पवन सुरंग
0.55 निम्न गति पवन सुरंग
JARF
