針對垂直相交型陣列易受陰影效應影響的問題,根據(jù)時差法原理,采用三組超聲波換能器互成120。放置,設計了一種具有三條獨立測風路徑的改進型測風陣列,并建立了風速計算模型。該陣列保證至少有兩組換能器正常工作的前提下,對某一條受到繞流干擾嚴重的測風路徑進行校正。利用SpaceClaim軟件建立測風陣列及風洞模型,通過Meshing軟件進行網(wǎng)格劃分,使用FLUENT軟件改變模擬風洞內的風速及雷諾數(shù)等指標,仿真兩種陣列在不同流態(tài)下的性能表現(xiàn),得到速度分布云圖以及測風路徑速度曲線圖,說明了改進型測風陣列能明顯提升測風精度。 

【文章來源】：傳感技術學報. 2020,33(02)北大核心

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

圖２陰影效應不意圖??

進行流體仿真實驗，??在不同的風速、風向和雷諾數(shù)下與藥直＃交型陣列??迸行繞流分析對比，驗證了改進陣列模型的優(yōu)越性９??１時差法原理??．．起：聲彼具？．方．向性好，．參透能力１振壽優(yōu)慮，在現(xiàn)??代電子系統(tǒng)中虛用廣泛［８］。超聲波在空氣中傳播??時，其速度會受到風速的影響，風速矢量會在超靑波??傳播路徑上產生線性疊加。根據(jù)這一特性，測量出??超聲波在一定距離下順風和逆風的傳播時間，通過??傳播時間姜可以推導出風速。??一般情況下》超聲波換能器的外形采用圓牲：型設??計。如圖１所示，在理想風洞中，收發(fā)一體的換能器??ＭＪＶ之間的距離為并且與風速籠量相平行。通過??兩個換能器交替收發(fā)超聲波信號，系統(tǒng)測得順風傳播??時間和逆風傳播時間＾＾假設風速為超聲波??在理想風銅中的傳播速度為Ｃ，根據(jù)已知條件，可轉％；??＂??Ｌ??Ｌ??（ＭＡｆ?＿??Ｖｍｎ??￣￣＾Ｖ??Ｌ??Ｌ??＾ＮＭ?＇??Ｖｎｍ??￣￣＾Ｖ??禽方程組（ｉｙ可以得到：??Ｌ?（?１??Ｆ＝——－??上釀??風速?Ａ?—??矢量＝＝＝ｔｉ?ｕ?一??圖１時差法原理圖??如圖２所示，風速矢眞鐘過換餌器時，由于換能??器的阻輯會做繞流運動，此時換能器Ｍ的后方鳳速??會明顯降低、，產生瑞流，這就是阻影效應。換能器之??間的距離，以及和風速矢量之間的夾角部會對阻影??效應的強弱產生影響。３此，如何選取一個合適的??測風陣列，能夠有效的減翦兩影效應所產生的負面??影晌，朞目前研究齡重處ｔ??換能器Ｍ??換能器Ｎ??風速?＞?；??矢量二二＝：：！??陰影??－效應區(qū)??圖２陰影效應不意圖??２超聲波換能器陣列改進設計??

００?ｊｆｌｎｉ?的長，貪體，聲??將長方體的兩個底面分別設定為風的入口與出口。??在完成建糢后，將模型導入ＡＮＳＹＳ?Ｍｅｓｈｉｎｇ迸行網(wǎng)??格劃分，由于網(wǎng)格的質量會直接影響到計算的精確??．廣，所以在＿流體仿真中往德鬻要花費太量的塒間：來??劃分網(wǎng)格細１?＊不同的求＿：養(yǎng)塑，對于網(wǎng)格拇豪求也??不相＿ａ８］，一般來說流體力學分析需賽高質量的網(wǎng)??格來避免數(shù)值發(fā)散，因此選用了適用性較強的四面??體非結構網(wǎng)格ａ由于網(wǎng)格劃分步驟繁瑣，需要調試??多項參數(shù)，不再繁述詳細的劃分過程，圖４即為最終??完成的模擬風洞及換能器陣列網(wǎng)格。??圖４網(wǎng)格劃分情況??網(wǎng)格劃分歲成后，為了保怔網(wǎng)格的精確性和可??靠牲，需要借助＿?Ｍｅｓｈ?Ｍｅｔｒｉｃ工具依賴閑格虡；量慮??量方法來檢測網(wǎng)格劃分的慮量。關于流體分析，涉??及到多個網(wǎng)格質量虛量，萁傘偏斜（＿ＳＷｖｗ？？．：）：基首＿??要的網(wǎng)格質量判據(jù)之一，其定義為：??最優(yōu)單元兄寸－單元尺寸??偏斜：??最優(yōu)單元尺寸??（１４）??偏斜的值域為０?￣?１，其值越小代表誤差越低，網(wǎng)??格鷹量越好，理想狀態(tài)下的偏斜為〇，實際操作中網(wǎng)??格虜ｉ與偏斜的關系如表］所示。??表１不同偏斜下的網(wǎng)格質量??偏斜的值??網(wǎng)格質量??０．９?？１??很差??０．７５－０．９??較差??０．５?？０．７５??一般??０．２５?？０．５??較好??０?？０．２５??優(yōu)秀??模擬鳳洞及換’能器陣列的網(wǎng)格偏斜如圖５所??示，圖中統(tǒng)計的偏斜最小值為１．５８８?７?ｘ?１〇氣最大值??

【參考文獻】：
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本文編號：3066842