用X型热线探头旋转法测量三维流场的误差校验

近年来用Ｘ型热线探头旋转法测量低湍流度的三维流场的报导较多，但是对它的使用范围以及测量精度论及的很少。热线探头和其它的气动探针一样，有自己最佳的工作区限，超越了这个区限，测量数据就失去了可信的价值。本文在介绍测量方法的同时，校验了在不同来流方位下的测量误差。     

舰船模型后甲板流场特性研究

针对车载舰模后甲板流场测量，开发了一种三丝热线探头，测量出三维流场速度和方向。试验是在汽车载着舰船模型沿机场跑道直线行驶下进行的，通过改变模型与车身轴线的夹角β，以满足试验时不同合成风向的要求。结果表明，模型甲板前沿流动分离形成一定的＂死水区＂，流场十分复杂。车载规模试验在国内尚属首例，它为热线技术在外场测试的发展积累了一些经验。文中还阐述了三丝热线探头研制、工作原理、处理方法、外场数据测量及舰船模型后甲板流场测量结果分析等。     

高超声速流中大粗糙壁湍流边界层实验研究

本文介绍采用皮托管、总温探头和热线风速仪对光滑壁平板、R=5mm 和10mm 两种粗糙壁平板进行的测量。结果表明,壁面分离涡旋是大粗糙壁产生热增量的主要原因,壁面分离涡旋的较强作用导致传统的速度型分析方法不再适用。     

垂直热线探头在跨音速湍流测量中的应用和发展

本文介绍了五种在跨音速流中用垂直热线探测头测量湍流的方法,并讨论了各种简化假定和有关方程式。     

应用热线风速仪测试二维周期性非定常流动

介绍热线风速仪在发动机排气管内二维周期性非定常流场测试中的应用。对热线探头标定前的预处理、实测状态与标定状态差异引起误差的修正和流动方向的判别等测试中一些值得注意的问题和相应的处理方法进行了研究。     

风沙流中沙粒相浓度的高频测量

在大气边界层风洞内采用高速CMOS相机记录了定常来流条件下运动沙粒的图像.根据二进制图像标记像素的连通性,从数字图像中提取相机拍摄区域内沙粒的数量N,由此计算得到风沙流的瞬时含沙量q.获取图像的同时,使用恒温式热线风速仪MiniCTA配合55R49热膜探头测量观测域上方主流位置和跃移层顶部附近的风速变化.实验结果表明,即使在定常风速下,瞬时含沙量也是非稳定的,为了真实的记录瞬时含沙量的变化,测量频率至少需要在100Hz以上.定常风速下,高浓度风沙流含沙量的最大波动幅度可达到其时均值的50%以上;而当定常来流风速值在沙粒起动风速附近时,低浓度风沙流的含沙量具有明显的间歇性.     

八丝热线探针制作及其应用

介绍了八丝热线探针的制作工艺,有效地消除了各热丝探头之间的电信号干扰和动力学干扰。实验中使用该探针检测到了湍流边界层内的大尺度旋涡,并测量了它们的强度和尺度。与此同时还获得了速度、湍流强度和功率谱等流场参数,结果与现有典型数据一致。说明本文所述的多丝热线探针具有很强的实用性。     

圆柱体绕流分离区流动特性

本文介绍了用热线和热膜的整流效应方法,对圆柱体绕流分离区表面以及“死水区”的时间平均流动特性进行试验研究的结果。同时,用底层隔板对圆柱体表面流动方向进行了检测。 试验结果表明,在“死水区”内,存在着与低雷诺数情况下类似的流动结构。 最后,本文对尾流中涡街形成的机理作了初步讨论。     

King公式法热线探头校正方法及计算程序

本文提供了一种直接用 King 公式来表示恒温式热线风速仪探头的校正结果的方法及计算程序。该法能较准确地反映探头的特性,并为计算机处理数据提供方便。     

平面湍性混合层流、射流四阶脉动速度关联的研究

本文用恒温热线风速仪和计算机采样及数据处理技术,结合 X 型探头的热线响应方程,对平面湍性混合层流、平面湍射流自模拟区内的四阶脉动速度关联量进行了测量;将所得的测量值与根据周培源教授提出的把四阶脉动速度关联用三个二阶脉动速度关联乘积的和来表示的假定而算得的相应值进行了比较,结果表明两者的吻合程度令人满意。说明在本文所述的剪切流场中,可通过简单而又有效的方法,求出四阶脉动速度关联值;在此基础上,可对三阶脉动速度关联方程进行封闭求解,提高对平均速度、雷诺应力等量的求解精度。     

热线和热膜的整流效应及其利用

本文介绍了热线和热膜的整流效应,并且着重介绍了如何利用整流效应来检测分离气泡和圆柱体绕流中物面上奇点的位置。试验结果表明,利用整流效应能准确地确定分离点及前、后驻点的位置及其移动范围,有助于分析近尾流的流动特性.     

高超声速风洞来流扰动测量及数据后处理技术研究

来流扰动对高超声速风洞中开展的实验研究,如层/湍流边界层的不稳定性与转捩实验,有直接影响。为加深对高超声速风洞中边界层转捩实验的认识,需对高超声速风洞的来流扰动进行定性与定量的测量与分析。提出一种高超声速风洞扰动模态校测方法,使用热线风速仪和皮托管压力探头对高超声速风洞自由来流进行测量。在小扰动假设前提下通过模态离解分析,并结合直接数值模拟结果,获得风洞自由来流各扰动模态的幅值。运用德国不伦瑞克工业大学马赫数6 Ludwieg式高超声速风洞对该方法进行检验。实验结果显示:该风洞为典型噪声风洞,其来流扰动中声波模态高达扰动总模态的69%,涡波模态和熵波模态约各占15%。该扰动模态校测方法为高超声速风洞的流场扰动测量提供了一个思路,为基于高超声速风洞开展的实验提供了借鉴和参考。     

热膜探头在风沙迁移研究中的应用

针对目前风沙动力学研究中风速高频测量的需要,将55R49热膜探头应用于风沙两相流测量.通过风洞实验,分析该探头测速性能和频响特性,以及风沙流环境测速的可行性.结果表明:在20m/s风速范围内,55R49具有良好的测速性能,测量风速脉动频率在30Hz以内是可信赖的;在沙粒质量浓度1.8625 × 10-5g/cm2以内,可安全可靠地用于风沙流测速和频率分析.在塔克拉玛干沙漠进行野外观测,使用该探头在阵风条件下进行风沙两相流测量.实测结果符合风沙环境大气边界层速度和频率分布规律,证实了55R49是一种性能优良的风沙流高频测速仪器.     

96单片机在热线测量中的应用

96单片机是一种高性能16位芯片,具有体积小、可靠性高、应用范围广等优点。特别适合于要求很高的实时控制场合。应用范围纵横于工业控制、仪器仪表、计算机智能外设等各种工业领域。本文主要介绍利用96单片机测试多路热线探头的原理、硬软件设计方法。对热线仪的工作原理、96单片机主要功能以及系统设计、控制程序流程和程序编写、调试方法等均作了简要说明。文中还阐述单片机热线测试系统与 IBM-PC 计算机之间通讯问题,通过编制一段 BASIC 控制程序,实现了 PC 机对单片机目标程序调试、采集数据结果计算、处理与打印等。     

跨超声速气流湍流度的测量

在气动中心 FL-21风洞及 FL-23跨超声速风洞中,用热线测量了稳定段和试验段气流的湍流度。本文给出了热线在跨声速流中的校正方法、数据处理方法、热线过热比对校正系数的影响及热线的校正曲线,风洞稳定段、试验段气流湍流度的测量结果,并与国外风洞的湍流度作了比较说明。     

非定常风沙流中风速脉动对沙粒相瞬时浓度影响的实验研究

在大气边界层风洞内采用高速CMOS相机记录了时均风速线性上升的来流条件下运动沙粒的图像.根据二进制图像标记像素的连通性,从数字图像中提取相机拍摄区域内沙粒的数量N,由此计算得到风沙流的瞬时含沙量C.获取图像的同时,使用恒温式热线风速仪MiniCTA配合55R49热膜探头测量观测域上方主流位置和跃移层顶部附近的风速变化.实验结果表明,风沙流中的瞬时含沙量总是非稳定的,其变化频率至少在100Hz以上.风沙之间的相互作用存在一定的滞后效应,大气湍流脉动对含沙量的作用与沙粒粒径相关,粒径越小,风速脉动作用越大.当粒径≤160μm时,风速的微小变化即可引起含沙量的明显波动,二者高度相关.当粒径较大的时候,如300~500μm,只有较长时间较大幅度的风速脉动才能使含沙量有较大幅度的变化,研究时均风速变化对含沙量的影响更具有意义.     

PDPA与HW测量技术的对比试验研究

利用自由剪切湍流中的圆管射流所具有的流动特性,采用相位多普勒粒子分析仪（ＰｈａｓｅＤｏｐｐｌｅｒＰａｒｔｉｃｌｅＡｎａｌｙｚｅｒ）对射流随轴向发展的最大速度进行了７次重复性测量试验,给出非侵入测量射流的势流区和湍流自模拟区的测量精度。文中还进行了热线与ＰＤＰＡ对射流最大速度随轴向衰减变化的测量试验,给出了ＰＤＰＡ与ＨＷ测量结果之间的关系曲线和公式。同时给出了侵入测量中探头对流场中当地速度的干扰影响量。     

柔性锯齿形尾缘流动分离控制实验的多尺度相干结构研究

本文采用柔性锯齿形尾缘进行了流动分离控制风洞实验。利用高频响热线风速仪测量了翼型尾流场,结合瞬时强度因子迭代算法,在时域、频域提取出多尺度湍流相干结构,分析了弹性振动和柔性形变对扰动传播不稳定性的影响。实验结果表明:尾流中分离区厚度减小5%弦长,柔性锯齿形尾缘跟随来流自适应变形摆动,吸收了约20%的尾缘剪切层中的湍动能,产生的大尺度扰流涡持续传递至前缘剪切层,降低了很大范围低频带宽内的功率谱密度,具有良好的降噪效果;脱落涡中相干结构的振幅和发生频率显著削弱,对尾流分离区边界移动、大型涡包破碎和抑制传播的作用非常明显。     

应用热线风速仪对熔喷流场的温度速度同步测量方法

热线风速仪是将速度信号转化为电信号的测速设备,在流场测量方面应用广泛.同步测量方法的实验系统主要包括自加热设备、Dantec热线风速仪和二维探头.本文介绍了同步测量方法,进行了变温度流场的数据处理.结果表明,在变温度流场中必须进行温度速度的同步测量,关键在于在对应温度下标定速度,另外在处理变温度流场数据时要代入变温度标定系数.实验结果证明速度和温度分布可以通过同步测量方法快速有效地获得.     

高压交变流动下热线风速仪标定方法研究

热线风速仪是重要的测速手段之一,但在高压交变流动条件下缺乏有效的标定方法.提出了一种通过测量气库内压力变化并按绝热热力学过程计算进出气库气体流速从而标定热线风速仪的方法.为了对该标定方案的误差进行分析,建立了该标定方案的数值模型,运用CFD软件FLUENT对该方案气库壁面分别设为绝热和等温边界条件时的热力过程进行了数值模拟,结果表明标定方案中采用绝热物理模型所引起的误差最大不超过2%.由于在热线探针两侧布置了一定量丝网作为均流元件,热线探针所测速度与管路截面平均速度误差不超过1.4%.该标定方法总误差不超过3.37%.