全局表面摩擦应力的直接测量技术和系统

本项目以流场中物面上的油膜演化方程为基础，结合理论分析与实验研究，通过建立全局表面摩擦应力到平面图像灰度变化的映射模型，给出一种直接定量测量各种型面被测物体上的全局表面摩擦应力的新方法，并以此为基础搭建全局表面摩擦应力测量实验平台，以准确获取流场中表面摩擦应力场，为开展与表面摩擦应力相关的流动机理探索提供一种新的途径。在具体实现上，运用偏微分方程理论、图像处理技术以及计算机技术探索精确快速求解油膜演化映射方程的新方法，并通过合理设计的数值模拟方法和实验手段，验证所提出的求解方法的可行性和正确性；建立一套精确的平行槽道流动装置，以便提供高质量的标准摩擦应力值，以此为准，完成全局表面摩擦应力从相对量到精确值的转换；研究发光油膜的制备工艺，使UV粉末均匀分布在硅油中，从而确保测量的可靠性和精度；研究光源系统的布局对测量精度的影响、光学滤波方法，以完成适应风洞实验条件的光学系统的设计。

按照批准的计划书，开展了以物面上的油膜演化方程为基础，通过建立全局表面摩擦应力到平面图像灰度变化的映射模型，结合理论分析与实验研究，给出了一种直接定量测量测物体上的全局表面摩擦应力的新方法，搭建了全局表面摩擦应力测量实验平台。 .首先运用偏微分方程理论、图像处理技术以及计算机技术，获得了精确快速求解油膜演化映射方程的新方法。其次，通过合理设计的数值模拟方法和实验手段，验证所提出的求解方法的可行性和正确性。第三，为了对上述理论进行验证，建立一套精确的平行槽道流动装置，以便提供高质量的标准摩擦应力值。以此为准，完成全局了表面摩擦应力从相对量到精确值的转换。第四，研究发光油膜的制备工艺，使UV粉末均匀分布在硅油中，从而确保测量的可靠性和精度。第五，研究光源系统的布局对测量精度的影响、光学滤波方法，以完成适应风洞实验条件的光学系统的设计。第六，对几种典型的流动的表面摩擦应力分布进行了测量，提供极为重要的表面流动信息，解决了中欧科技合作项目MARS的关键测量任务。.本项目全面地完成了计划书的内容，培养了一名博士生，一名硕士生和一名青年教师。发表了5篇论文。