项目揭示喷气发动机内部湍流
为了测量喷气发动机的空气流量，研究人员传统上将传感器放置在空气进出的地方。但辛辛那提大学博士生文森特·奥诺贾表示，发动机内部的湍流仍是一个谜。他想知道发动机内部发生了什么，特别是决定飞机性能、噪音和效率的定制喷嘴。
“通常，他们在腔室的入口或腔室的出口处进行测量，但测量喷嘴内的气流更加困难，”他说。
计算机模拟的精确度有限。他说，将任何东西（即使是最小的传感器）放入喷嘴室内都可能干扰其气流动力学。奥诺贾正在加州大学工程与应用科学学院学习航空航天工程。
Onoja 和加州大学助理教授 Daniel Cuppoletti 提出了一种新的实验方案，使用高速摄像机和激光诊断技术来追踪发动机内的气流。
他说：“我们设计了一个实验，我们有一个窗户，你可以向里面发射激光，然后我们可以用高速摄像机观察气流。”
他们使用一种称为粒子图像测速的技术。研究人员将气溶胶注入发动机，然后使用激光和相机捕捉单个粒子在飞行过程中的移动，相机每秒可记录多达一百万帧或图像。相比之下，体育摄影相机每秒只能记录 120 张图像。
即使是发动机的渐进式改进也可以节省数百万美元的燃油和商业航空的生产效率，或大幅提高飞机的性能。同样，了解湍流如何影响发动机噪音可以帮助工程师设计更安静的飞机。因此，了解气流的特性对航空航天工程师来说非常重要。
该项目是加州大学、麻省理工学院和美国海军研究办公室之间的合作项目。
库波莱蒂表示，加州大学与当地和世界各地的航空伙伴有着长期的合作历史。
他说：“从历史上看，我们与辛辛那提的通用电气公司和赖特-帕特森的美国空军研究实验室在飞机推进和燃气轮机技术方面有过许多出色的合作。”在加入加州大学之前，库波莱蒂曾在诺斯罗普·格鲁曼公司从事飞机推进系统研究。
博士生奥诺贾来自尼日利亚，在尼日利亚学习机械工程。他受到叔叔的启发，叔叔是一名退休的航空航天工程师，曾在波音公司参与 NASA 的航天飞机项目。
“他每次来，都会给我看航天飞机的照片，这激发了我对航空航天工程的兴趣，”奥诺贾说。
奥诺贾希望为美国宇航局致力于推动变革性技术的 10 年期“新航空视野”计划做出贡献。
“他们正在研发下一代飞机，以提高飞机的效率和性能，”奥诺贾说。“我正在研究新的喷气发动机喷嘴设计，以满足 NASA 提高性能、降低噪音和排放的目标。”
奥诺贾利用自己在先进测量技术方面的经验，获得了特斯拉的实习机会，在那里他与一个团队合作设计了新的实验协议，用于研究该汽车制造商的 Cybertruck 的振动。
虽然库波莱蒂教授的项目才刚刚起步，但奥诺贾表示，他相信他们的方法将为气流动力学提供新的见解，这将对航空业产生深远的影响。
“主要目标是提高我们准确预测复杂系统中气流的能力，”Onoja 说道。“我们可以使用高保真实验数据来改进和验证我们的计算模型。”
他说，他们的新系统及其相关的计算机模型可用于研究几乎任何发动机的气流。
“我的工作将作为比较的基础，”奥诺贾说。“然后我们可以将这些知识付诸实践。波音或通用电气等航空航天公司可以利用这些知识并将其应用于自己的研究和设计。”
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