在可壓縮流體中利用熱線技術(shù)進(jìn)行湍流度測量時,其輸出不僅與脈動速度有關(guān),而且也與流體溫度、密度緊密相關(guān)。因此,需要在與高速可壓縮流體特征相似的校準(zhǔn)裝置中,在使用前對熱線探針進(jìn)行準(zhǔn)確校準(zhǔn)。本文提出了可壓縮流體熱線探針校準(zhǔn)方法,建立了熱線校準(zhǔn)（工作）數(shù)學(xué)模型,并利用自建的熱線校準(zhǔn)風(fēng)洞開展了熱線校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)和湍流度測量風(fēng)洞試驗(yàn)驗(yàn)證,結(jié)果表明:熱線校準(zhǔn)方法可行,校準(zhǔn)數(shù)學(xué)模型合理可靠,熱線探針校準(zhǔn)精度較高,湍流度測量結(jié)果可信,基本可滿足高速可壓縮流體湍流度測量的工程需要。 

【文章來源】：空氣動力學(xué)學(xué)報(bào). 2019,37(01)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

圖１熱線校準(zhǔn)風(fēng)洞氣動輪廓圖Ｆｉｇ．１Ａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃｓｃｈｅｍｅｏｆｈｏｔ－ｗｉｒｅｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｗｉｎｄｔｕｎｎｅｌ

射器噴管馬赫數(shù)：Ｍａ＝２．０。（１０）探針姿態(tài)角調(diào)整范圍：迎角：－３０°～３０°。（１１）參考長度按Ｌ＝０．０５ｍ計(jì)算，雷諾數(shù)范圍為：６×１０４～２×１０５。圖１熱線校準(zhǔn)風(fēng)洞氣動輪廓圖Ｆｉｇ．１Ａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃｓｃｈｅｍｅｏｆｈｏｔ－ｗｉｒｅｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｗｉｎｄｔｕｎｎｅｌ２校準(zhǔn)數(shù)學(xué)模型２．１熱線工作原理恒溫式熱線風(fēng)速儀（ＣｏｎｓｔａｎｔＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＡｎｅｍｏｍｅｔｅｒ，ＣＴＡ）電路工作原理如圖２所示。把熱線探針連接在風(fēng)速儀電路中電橋的一臂，熱線探針的電阻記為Ｒｐ，其它三臂的電阻分別為Ｒ１、Ｒ２和Ｒｂ，當(dāng)電橋保持平衡時，則有：ＲｐＲ２＝Ｒ１Ｒｂ（３）通常，為了有效利用放大器的可用電流，其中Ｒ２常大于Ｒ１，Ｒ２／Ｒ１稱為橋路比，其典型值約為１０�？勺冸娮瑁遥鉃橐豢烧{(diào)的十進(jìn)制精密電阻，用來調(diào)節(jié)熱線的工作電阻ＲＷ。在ＣＴＡ中，要求熱線探針的電阻溫度系數(shù)很高，而相反的卻要求Ｒ１、Ｒ２和Ｒｂ的電圖２熱線風(fēng)速儀電路原理圖Ｆｉｇ．２Ｃｉｒｃｕｉｔｐｒｉｎｃｉｐｌｅｄｉａｇｒａｍｏｆｈｏｔ－ｗｉｒｅａｎｅｍｏｍｅｔｅｒ６５空氣動力學(xué)學(xué)報(bào)第３７卷

２３ｑ′３３３?????????…???１ｑ′１ｎｑ′２ｎｑ′３ｎｑ′２１ｎｑ′１ｎｑ′２ｎｑ′１ｎｑ′３ｎｑ′２２ｎｑ′２ｎｑ′３ｎ…ｑ′３１ｎｑ′３２ｎｑ′３３ｎ熿燀燄燅（１３）３探針校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析根據(jù)建立的熱線校準(zhǔn)數(shù)學(xué)模型，基于ＴＳＩＩＦＡ３００恒溫式熱線風(fēng)速儀開展了高速可壓縮流體熱線探針校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)。圖３～圖５分別所示為典型的熱線探針及其支架。圖３單絲熱線探針Ｆｉｇ．３Ｓｉｎｇｌｅｈｏｔ－ｗｉｒｅｐｒｏｂｅ圖４雙絲熱線探針Ｆｉｇ．４Ｔｗｉｎｗｉｒｅｈｏｔ－ｗｉｒｅｐｒｏｂｅ圖５熱線支架Ｆｉｇ．５Ｈｏｔ－ｗｉｒｅｓｕｐｐｏｒｔ為方便研究并確保校準(zhǔn)過程中不致使熱線探針損壞，我們選取了單絲熱線進(jìn)行校準(zhǔn)，總溫選取了２９５Ｋ、３００Ｋ、３０５Ｋ三個狀態(tài)；引射壓力范圍１５０ｋＰａ～４５０ｋＰａ，每間隔１００ｋＰａ為一校準(zhǔn)點(diǎn)；校準(zhǔn)馬赫數(shù)范圍為０．３～０．５５，在無引射及總溫、引射壓力單獨(dú)變化條件下，每間隔０．１馬赫數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)。表１給出了編號為５８～５８單絲熱線探針３階校準(zhǔn)擬合結(jié)果。圖６～圖９所示為單絲熱線輸出電壓Ｅ與流量密度ρｕ、以及Ｅ－ｕ、Ｅ－ρ、Ｅ－Ｔ０曲線圖，從圖中可以看出，隨著流量密度、流體速度、流體密度的增大，熱線橋壓輸出相應(yīng)變大，前室總溫增大時，熱線輸出相應(yīng)減小，熱線輸出規(guī)律合理可信。表１三階多項(xiàng)式熱線擬合公式與系數(shù)代號Ｔａｂｌ

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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