可压缩流体热线探针校准方法研究

在可压缩流体中利用热线技术进行湍流度测量时,其输出不仅与脉动速度有关,而且也与流体温度、密度紧密相关。因此,需要在与高速可压缩流体特征相似的校准装置中,在使用前对热线探针进行准确校准。本文提出了可压缩流体热线探针校准方法,建立了热线校准(工作)数学模型,并利用自建的热线校准风洞开展了热线校准实验和湍流度测量风洞试验验证,结果表明:热线校准方法可行,校准数学模型合理可靠,热线探针校准精度较高,湍流度测量结果可信,基本可满足高速可压缩流体湍流度测量的工程需要。     

3 孔探针的校准及在平面叶栅试验状态控制中的应用

3孔探针作为一种有效的二元流场测量工具，多配合位移机构用于叶栅性能的扫略采集，较少参与试验状态的控制。为 评估3孔探针在平面叶栅试验状态控制中应用的准确性、稳定性，对栅前3孔探针进行了吹风校准，并通过其控制试验状态完成了 平面叶栅试验，结合试验数据详细论证分析了其校准与使用方法以及不同控制方法对试验结果的影响，获得了提高栅前3孔探针 试验状态控制稳定性的方法，并进行了试验验证。结果表明：在Ma>0.3时可通过静压拟合曲线的方法减小探针校准数据使用误 差；探针校准时应以当地大气压作为探针静压参考值；使用栅前探针控制试验状态时，机械零点影响试验状态稳定性，可采用镜像 曲线法修正以减小马赫数计算误差，进而提高控制精度。     

涡扇加力模型混合扩压器三维流场测量

介绍了一种涡扇加力燃烧室模型混合扩压器三维流场的测量方法，并对测量结果及其测量方法进行了讨论分析。研究结果表明：（1）采用带热电偶的全方位校准五孔探针，完全可以满足工程上定量测量三维流场的要求，具有较高的工程实用价值；（2）针对加力燃烧室混合扩压器的一些流动特点，建议五孔探针测压孔孔径不小于0.5mm，校准速度范围λ=0.1-0.4，角度范围α=-15°- 15°，β=-50°- 50°。     

适用复杂流场五孔探针的校准与使用

本文采用分段拟合并对不同参数阶次进行优化建立了五孔探针数学模型，在利用非对向自动测量方法的基础上研发了一套计算机数据实时采集和处理程序，结果表明该数学模型具有很高的数值精度，该程序提高了测试速度，保证测试精度，满足了复杂流场的测试要求。     

旋流五孔探针研制

本文介绍了自行设计的探头外径为φ3.0mm四棱形五孔探针的研制情况。它可方便可靠地满足工程上定量测量旋流三元流动参数要求。探测流动角可达30℃。采用四阶多项式拟合校准实验数据后,流动角标准偏差小于0.3°,总压及动压相对偏差不大于1.2％。 发现M=0.3～0.6,流动角0°～±30℃五孔探针所有的校准压力系数几乎不受M数变化的影响。这一发现,有大幅度节省吹风实验费用的现实意义,值得借鉴。     

低速流场全方位校准五孔探针测量数据处理方法

论述了低速不可压流场全方位校准五孔探针测量数据处理的计算机程序,并对计算结果进行了对比分析。研究表明,采用速度迭代法构筑二阶拟合多项式对校准和测量数据进行处理,角度偏差不大于1°,速度偏差不大于1％,完全可以满足工程上定量测量三维流场的要求,具有较高的工程实用价值。     

微型四孔探针技术初步研究

尺寸小、精度高、使用方便的方向探针仍是日前测量三维流场的主要手段之一。文中对一种新型方向探针——四孔探针作了初步实验研究。结果表明,四孔探针基本保留了原五孔探针的技术性能。其测角精度与五孔针相当。由于少了一个孔,四孔针具有尺寸更小、制造及标定费用更低、使用更为方便、对流场干扰小等优点,因而更具有实用价值。     

小球型五孔探针在压气机试验中的应用

气流在叶片机中的实际流动过程极其复杂,必须利用各种测试手段来了解叶片机级间三元流场。本文介绍一种小球型五孔探针测量系统用于压气机级间参数测量的结果。该系统具有一些突出的特点。其一是探针头部尺寸小,对气流的干扰小;其二是数据处理手段先进,探针校准程序及测量结果的处理程序比较成熟。实践证明,其测试结果与常规探针所测得的结果非常接近,重复性较好。由测量结果整理出的压气机性能参数与设计值也比较接近。      

多孔探针系统误差分析

以不可压流场的Bernoulli方程和势流理论为出发点详细推导了多孔探针的基本测量原理并获得了相应的数学模型,从而将具有不同头部（如球体、圆锥体）、不同孔数（如3、5、7乃至18孔）的各种类型多孔探针纳入到相同的数学模型之下,为系统分析各类探针提供了条件。通过分析推导过程,得出了多孔探针测量数学模型成立的4个基本约束条件。在实际测量过程中若偏离这4个基本条件必然会在测量结果中引入系统误差。将由此引入的系统误差分别归纳为：数学模型误差、制造误差以及使用误差,并逐个进行了详细的分析。同时,还以较为常用的七孔探针为例,采用计算流体力学软件对以上3种情况造成的误差进行了定量计算。根据以上分析和计算结果,为实际应用中选择合适类型的探针、确定使用条件、评估测量系统误差给出了详细的建议。     

1 种副孔正交型超声速5 孔探针的设计与应用

针对超声速喷管出口流场Ma和方向角的测量,设计了直径为4 mm的副孔正交型超声速5孔探针。圆锥形测压头半角为20°,测压孔直径为0.4 mm,探针直段长140 mm。分别在亚声速风洞(196个校准点)和超声速风洞(294个校准点)中对5孔探针进行了校准,结果表明:5孔探针在不同Ma下的方向特性曲线具有几何相似性,有较高的角度灵敏度;总压特性系数和静压特性系数均具有良好的对称性。并通过数值计算研究了5孔探针的扰流特性。结合自动位移机构,完成了超声速喷管出口5个截面共315个坐标点的标定,获得了流场的Ma和方向角分布特性。     

五孔探针在涡轮导向器出口流场测量中的应用

受附面层和二次流的影响,涡轮导向器出口流场呈现三维特性,需使用五孔探针进行测量.本文参考相关资料,发展了一种适用范围较广的五孔探针数据处理方法,并编制了计算程序.经验证,该程序对马赫数计算的不确定度不大于1.5%,气流角计算的不确定度不大于0.5°,精度满足工程需要.将其用于某导向器出口流场测量,取得了较好的效果.     

多级轴流压气机静子通道三维流场测量

为了实现多级压气机静子叶片通道内部的详细流场测量,设计加工了7根不同长度的"L"型五孔探针以及1根四孔探针。在压气机的设计工作状态,通过采用坐标位移机构带动五孔探针和四孔探针的方法,完成了四级低速大尺寸轴流压气机第3级静子叶片通道内部的7个不同轴向位置的截面上以及静子叶片出口截面上的三维流场测量,获得了静子叶片通道内部的详细流场细节。测量结果显示了通道涡和角涡的生成、发展过程以及两者之间的相互影响。实践表明,采用位移机构带动"L"型五孔探针或其它探针的方法可以应用于多级压气机静子叶片通道内部流场测量。     

新型轴流无叶喷嘴内环型线及旋转效应的实验研究

 建立了双出口、内环旋转式轴流无叶喷嘴实验装置,其中采用了三种不同型线和不同高度的内环。利用五孔探针和微型边界层三孔探针对喷嘴出口参数沿径向分布做了详细测量。获得了三种内环型线的速度系数等结果,可供设计型线时参考。实验结果还表明内环旋转可进一步减小喷嘴内流动损失。该新型喷咀可用于大功率透平的第一级。     

反向与同向双旋流器流场的试验研究

运用已经校准的五孔探针测定双旋流空气雾化喷嘴中同向和反向旋转的双旋流器产生的流场。实验表明, 反向旋转的双旋流器产生的流场与同向旋转的双旋流器产生的流场比较起来, 有以下一些特点:反向旋转时旋转射流的切向速度及轴向速度沿轴线的衰减比同向旋转时快, 反向旋转时产生的回流区比同向旋转时产生的回流区直径要小, 长度要短。      

七孔探针及其在叶栅二次流动测量中的应用

详细阐述了新研制的七孔探针(SHP)及其校准方法,利用亚声速风洞及自行设计的数据处理程序,获得了理想的各类无量纲参数的校准结果.依据校准结果,该七孔探针可以测量气流角与轴线偏离65°左右的复杂二次流动和旋涡流动.误差分析结果表明,校准实验能够保证气流速度和气流角的测量误差分别小于2.04%和1.99°.针对高负荷压气机平面叶栅出口截面气流角变化较大的复杂二次流动,利用该七孔探针能够得到比较准确可信的流场信息,为二次流模型的建立提供基础性的数据支持.      

机载托架自动校准系统的设计与实现

为了解决机载托架传统校准方法精度低、耗时、费力等问题,设计了一种高精度、高效率并且操作简单的成品托架自动校准系统。该系统运用调平精度较高的"循环多次"最高点不动调平方法,建立高精度机载托架校准的静力学数学模型,运用VC与Matlab的COM接口编程技术开发机载托架自动校准系统,并建立良好的人机交互界面。试验结果表明,利用该方法对机载托架进行校准,无论是校准精度还是校准效率都较传统方法有很大提高。     

周期矩形脉冲信号强度校准方法的研究

脉冲信号强度是信号脉冲响应、电磁波测量中的关键指标。基于脉冲信号接收机和数字示波器工作原理,通过周期脉冲信号傅里叶变换这一理论基础,建立周期矩形脉冲信号强度校准数学模型。采用数字示波器测量周期矩形脉冲幅度、脉冲宽度等,对校准测试数据进行分析,证明用数字示波器建立周期矩形脉冲信号强度校准系统的科学性和有效性。     

进气道旋流模拟及测量的实验研究

进气道出口旋流是影响进气道/发动机相容性中的一个重要因素。为在地面试验中评价进气道旋流对发动机稳定性的影响,设计了叶片式旋流发生器,并在风洞中进行了整体涡旋流、对涡旋流两种基本旋流流场的模拟,实验中利用在固定马赫数下校准的五孔探针测量了所模拟的旋流场。风洞实验结果表明,按照不同布局方式来安装叶片,可以得到不同形式的旋流场;旋流发生器叶片攻角对旋流强弱的影响较为明显;旋流的诱导速度对旋流中心位置有很大的影响。     

可压缩流体恒温热线风速仪校准方法

开展了恒温(CT)热线风速仪校准方法的研究,以满足可压缩流体中湍流度测量需求。将对数函数与多元回归技术相结合,建立了恒温热线风速仪校准的数学模型,并进行了风洞湍流度测量试验验证。在马赫数Ma=0.3~0.55范围内进行了校准试验,根据建立的数学模型对试验数据进行拟合,拟合优度R2=0.999 82,平均绝对速度偏差Δu=0.18m/s,基本满足了恒温热线风速仪校准精度要求。对马赫数Ma=0.55条件下流场进行了湍流度测量,速度测量偏差为0.034%,流场湍流度Tu=0.14%。试验结果证明了恒温热线风速仪应用于可压缩流体速度测量的可行性。     

惯导托架自动校准系统的算法研究

惯导托架校准是飞机装配过程中非常重要的一部分工作,但是传统的校准方法存在精度低、耗时、费力等问题。为解决这些问题,设计了一种高精度、高效率的惯导托架自动校准算法。该方法通过建立静力学数学模型,结合传统惯导校准和位置误差最高点不动调平法的思想,对平台循环进行倾斜信息测试、判断和最高点不动调平。该方法的校准精度较高,极大缩短了校准时间,提高了校准效率。