五孔探针非对向测量法在风洞自动测试系统的应用

从五孔探针的校准和使用方法出发，讨论了在风洞自动测试系统中采用非对向测量方法的可行性，给出了各种校准曲线和气动参数计算公式，分析了不同测量方法对实验结果的影响。结果表明，在风洞自动测试系统中采用非对向测量方法是提高测试速度、保证测试精度的行之有效的手段之一。

五孔球探针旋转流场测量的应用方法与误差探讨

介绍五孔球探针的基本结构和使用方法。通过深入探讨气体绕流球体的的原理,分析了在调节探针方位确定气流方向时出现多个平衡点的原因,并进行实验验证,提出在复杂流场中确定正确的气流方向角的三个基本判据。从压力测量、探针位置精度、速度梯度和静压梯度等方面分析了流场测量误差的来源,并指出了实现误差控制的相应措施。

风洞七孔压力探针的校准技术

采用不转动法校准L型七孔压力探针,使用二维插值算法得到插值结果,并与真实值比较,结果表明,风洞采用七孔压力探针可以准确地测量三维大角度流场内的速度分布。

精密空速校准用微小型静压管设计及参数优化

针对目前国内外使用的拖锥法空气静压测量精度不高的问题,提出一种新型外置式空速精密校准方法,并对新方法测量装置中的核心器件微小型静压管进行了设计研究。微小型静压管的长度、管径、静压孔尺寸、静压孔个数及分布等,均对静压测量产生影响,而静压孔孔径的影响尤为显著。将不同静压孔孔径的微小型静压管放置到设定的试飞环境参数下,对静压管流场进行模拟仿真,同时将目前拖锥法中使用的静压管放到相同环境下进行模拟计算,通过分析对比优化静压孔的孔径。优化后的静压孔孔径为1.05mm,管内稳态压力与环境压力的相对误差为0.38%,能大幅提高静压测量精度。

三次样条插值法影响流场测试精度的研究

目前处理五孔探针数据时采用的方法有线性插值法、最小二乘法等。对于相同的测试数据,采用不同插值方法所得到的结果存在差别。为了提高精度,通过理论分析,在这些方法的基础上提出了三次样条插值法。该方法将各标定数据点拟合为抛物线,从而使拟合曲线在非标定点上更接近真实曲线,同时拟合曲线在经过标定点时不发生偏离。为检验方法的合理性,对各种方法做了对比实验。实验结果显示,三次样条拟合曲线更贴近校准曲线。此方法有更广泛的适用性,能够为五孔探针流场测试结果精度的提高起到较大帮助。

基于变马赫数的五孔探针三维插值方法

探讨了五孔探针气动数据的插值方法,为提高插值精度,开发了基于传统线性插值法的三维线性插值法。该方法把同一探针在不同马赫数下的校准图形成三维数据库,将实验数据通过三维图进行插值。并使用改进前后的两种插值方法分别对校准风洞测得的数据进行整理,对比结果证明:在实验工况连续变化的情况下,三维线性插值法在插值精度上要优于传统线性插值法。特别是在来流马赫数变化较大时,该方法可以改善单一校准文件处理造成的数据精度问题,可用于自动化流场采集系统,为流场高速高精度采集奠定基础。

五孔探针应用于下出风旋风筒流场的研究

下出风旋风筒具有低压损、利于布置的优点,在降低预热器压损方面具有较大应用前景。以五孔探针为测试工具,对下出风旋风筒内部流场进行了研究。结果表明,切向速度V,由内壁向中心增大,到直径约等于直简直径0.5倍的圆周上达最大值,再往中心就急剧减小。流动状态由边壁自由涡和中心区域强制涡组成;径向速度V_(r),在数值上比V_(t),在下出风旋风筒中心轴线附近呈现类汇流,旋风筒边壁区域呈现类源流;轴向速度Vz在旋风筒顶部以及排气管周围存在上升气流,其余位置都是下降气流,利于降低旋风筒阻力。经拟合得到下出风旋风筒的阻力系数ζ=3.90,属于阻力低的一类旋风分离器。采用K-ε湍流模型对下出凤旋风筒内部的流场进行了研究,数值模拟得到的三维流场与五孔探针测试结果基本一致。

拓展五孔探针测量范围的分区方法

高速高负荷的压气机叶栅中存在着强烈的三维流动,在这种情况下,五孔探针常用的测量原理会因出现奇异性问题而不再适用。类比七孔探针的测量原理,五孔探针采用分区方法,拓宽其测量范围。分区方法的实质仍与常用方法的一致,只是在各个分区内替换了更合适的速压,保证了物理意义上的一致性和合理性。在拓展区域,方向角的定义与常用方法的不同,但是可以相互转换。通过对比两种方法在进口马赫数为0.67的高负荷扩压叶栅的出口截面处的结果,发现分区方法对角区的角度和静压的测量更为准确,测得的最大的角度为-40.95o;对于总压的测量,两者比较一致。

波瓣混合器流场试验

为了获得加力燃烧室波瓣混合器内的三维流场,采用带热电偶的五孔探针对波瓣混合器内的流场进行了测量.通过试验,得到了波瓣混合器出口不同截面的速度场和温度场,以及波瓣混合器沿流向的热混合效率、总压恢复系数变化规律.试验结果表明:在波瓣混合器尾缘处会产生一对相互逆转的流向涡,流向涡的产生加强了内、外涵气流的对流混合;越靠近波瓣混合器尾缘,内、外涵掺混能力越强,热混合效率增加速度越快,总压恢复系数下降也越快.

一种拓宽五孔压力探针测量范围的方法

为了拓宽五孔压力探针的角度测量范围,首先在低速风洞中进行探针校准,应用拓宽方法处理校准数据,对比不同校准系数定义下探针校准曲线特性及差异,并确定五孔压力探针在低速流动中的测量范围。在此基础上,通过亚声速风洞开展不同马赫数下的适用性研究,评估该拓宽方法在可压缩流动中的应用效果。最后在风洞中进行实际测量,分析该拓宽方法的误差水平。结果表明:采用的校准系数定义可以使校准曲线在较宽的角度范围内都具有良好的单调性和较高的计算精度;在低速情况下,五孔压力探针在偏转角±70°、俯仰角±50°的测量范围内均适用;在亚声速情况下,可压缩流动对俯仰角的负向测量范围影响较大,但偏转角的测量范围仍可达到接近±70°。误差分析结果表明,应用该拓宽方法测量的误差水平整体较低。该拓宽五孔压力探针测量范围的方法在一些气流角变化较大的叶轮机械测试中具有很好的应用前景。