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七孔探针实时测试系统及其可压缩流场测量问题研究

丁涛  
【摘要】: 流动测量是研究飞行器气动性能的重要途径,七孔探针对流场测量有着其独特的优势。目前国内对七孔探针的研究还仅限于低速不可压流,且没有相应的测试系统与之配套,使得校准和使用比较繁琐耗时。本文基于Labview软件及计算流体力学的方法,对七孔探针实时测量系统及可压缩流动测量进行了研究。 Labview软件结合高精度的压力传感器和数据采集卡构建的七孔探针测试系统拥有良好的操作界面,简化了测量过程。在对某型号直升机腹部流场进行实时测量的结果显示,该系统即使在在恶劣飞行环境下稳定性好,精度高,能够较好的实时反映所测流动的特性,满足测量要求。 文章采用数值计算的方法对七孔探针绕流进行了研究,分析了不同迎角下七孔探针头部的压力分布,流线,速度矢量等特性,比较了马赫数为0.6和1.0时的探针背风区流动的分离情况。结果表明,当迎角超过30度时,探针头部开始出现分离,随着迎角的增加,分离区进一步扩大,其分离表现为开式分离;七孔探针在大迎角情况下,沿探针轴向分离区逐渐增大;不同马赫数下,背风区分离区范围有所不同。 利用数值计算的结果,对七孔探针进行亚音速可压缩流校准与测量方法进行了研究,结果表明,其校准拟合精度流动角为2%,内外区的总静压相对标准偏差都没有超过3%,高于相同状态下的实验校准精度。最后,讨论了七孔探针对不等熵未知超音速流动的测量的研究方向,另外得出,采用七孔压力值结合对探针锥体与圆柱体交面温度的监测,是判断流动是否超音速的关键。


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