[發(fā)明專利]一種低溫高馬赫數(shù)測(cè)試用探針溫度標(biāo)定裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811292130.1
• 申請(qǐng)日: 2018-10-31
• 公開（公告）號(hào): CN109186815B
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 桂幸民;周成華;閆嘉祥;宋滿祥;金東海
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G01K15/00
• 分類號(hào): G01K15/00
• 代理公司: 北京慧泉知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11232
• 代理人: 王順榮;唐愛華

本發(fā)明公開了一種低溫高馬赫數(shù)測(cè)試用探針溫度標(biāo)定裝置。航空發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇/壓氣機(jī)單級(jí)壓比相對(duì)較低，處于高進(jìn)氣馬赫數(shù)、低溫升的工作狀態(tài)，通過溫升測(cè)試難以獲得準(zhǔn)確的功率和效率評(píng)估。導(dǎo)致這一問題的根本原因是低溫高馬赫數(shù)情況下傳感器換熱系數(shù)無法準(zhǔn)確獲得，目前國(guó)內(nèi)關(guān)于這類溫度測(cè)試的標(biāo)定方法均不能很好地解決這一測(cè)試精度問題，為此提出了一種溫度探針互較的方法以解決溫度的測(cè)試精度問題。本發(fā)明在校準(zhǔn)風(fēng)洞上利用兩支完全相同的待測(cè)探針進(jìn)行互較，再用標(biāo)準(zhǔn)溫度探針進(jìn)行復(fù)溫比的標(biāo)定，可以很好地對(duì)溫度測(cè)試結(jié)果進(jìn)行修正。在此基礎(chǔ)上，本發(fā)明的標(biāo)定裝置不僅能標(biāo)定馬赫數(shù)帶來的復(fù)溫比差異，同時(shí)能夠標(biāo)定總溫、總壓、氣流角對(duì)復(fù)溫比的影響。

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種低溫高馬赫數(shù)測(cè)試用探針溫度標(biāo)定裝置，用于解決低溫高馬赫數(shù)情況下溫度測(cè)試不準(zhǔn)確的問題，具體涉及到氣體溫度測(cè)量的標(biāo)定裝置，屬于氣體溫度測(cè)量領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在穩(wěn)態(tài)氣流溫度測(cè)量中往往采用接觸式測(cè)量的溫度探針的測(cè)量方法，采用溫度探針會(huì)帶來一個(gè)問題，氣流的動(dòng)能不能被完全恢復(fù)成熱能，這是由于當(dāng)溫度探針浸入到氣流中時(shí)將產(chǎn)生與未受擾動(dòng)的氣流溫度有差異的新的熱平衡。新的熱平衡主要由探針與環(huán)境之間的輻射、熱傳導(dǎo)、以及氣流與探針之間的熱對(duì)流共同造成的。當(dāng)氣流速度較高時(shí)，由摩擦和滯止造成的氣動(dòng)熱效應(yīng)的影響將不能忽略，加入到新的熱平衡的影響中來。得到的測(cè)量溫度將遠(yuǎn)低于實(shí)際溫度。

在低溫高馬赫數(shù)下，這種溫度測(cè)量上的偏差將尤為明顯，一是由于在高馬赫數(shù)下的氣動(dòng)熱效應(yīng)更為明顯，二是在低溫情況下的傳熱效果更強(qiáng)。因此需要進(jìn)行對(duì)低溫高馬赫數(shù)的溫度探針的測(cè)量修正。

對(duì)溫度的標(biāo)定修正方法是目前航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉輪機(jī)械常用于功率和溫升效率的測(cè)量、計(jì)算手段，特別是在不能直接獲得扭矩的情況下。整機(jī)低溫高馬赫數(shù)測(cè)量偏差較大，通常難以正確計(jì)算效率和功率，導(dǎo)致問題的根本原因是低溫高馬赫數(shù)情況下傳感器換熱系數(shù)無法獲得，使測(cè)試溫度遠(yuǎn)低于正確溫度。國(guó)內(nèi)常用復(fù)溫比R或復(fù)溫系數(shù)r的方法對(duì)溫度進(jìn)行修正。

復(fù)溫比定義R：

其中表示探針測(cè)量溫度值，表示探針?biāo)谖恢脤?shí)際溫度值。

目前的方法同樣無法滿足足夠的溫度測(cè)試精度，主要原因是用標(biāo)準(zhǔn)探針測(cè)量未考慮標(biāo)準(zhǔn)探針與待測(cè)探針之間由于結(jié)構(gòu)差異造成的氣流結(jié)構(gòu)差異，流動(dòng)不相似，復(fù)溫比不相同的影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于解決上述低溫高馬赫數(shù)下溫度測(cè)量與實(shí)際情況差異明顯，提供一種低溫高馬赫數(shù)測(cè)試用探針溫度標(biāo)定裝置，具體為一種標(biāo)定準(zhǔn)確、可確定多種影響因素的溫度探針互較的標(biāo)定裝置。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：

一種低溫高馬赫數(shù)測(cè)試用探針溫度標(biāo)定裝置，主要包括校準(zhǔn)風(fēng)洞部分和測(cè)試部分。校準(zhǔn)風(fēng)洞部分包括連續(xù)氣源1，電加熱器2，進(jìn)氣閥門3，校準(zhǔn)風(fēng)洞4。測(cè)試部分位于校準(zhǔn)風(fēng)洞的穩(wěn)壓段和收斂段，包括移動(dòng)立柱5，標(biāo)準(zhǔn)溫度探針6，待測(cè)溫度探針7，與待測(cè)溫度探針結(jié)構(gòu)完全相同的溫度探針8，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)9，計(jì)算機(jī)10。

所述的標(biāo)準(zhǔn)溫度探針6放置于校準(zhǔn)風(fēng)洞穩(wěn)壓段，待測(cè)溫度探針7固定在移動(dòng)立柱5上，并置于校準(zhǔn)風(fēng)洞收斂段噴管出口；與待測(cè)探針結(jié)構(gòu)完全相同的溫度探針8置于校準(zhǔn)風(fēng)洞穩(wěn)壓段，利用待測(cè)溫度探針7和溫度探針8進(jìn)行互較。

所述的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)9記錄待測(cè)溫度探針7和溫度探針8之間的溫度差值。

連續(xù)氣源1依次通過電加熱器2、進(jìn)氣閥3與校準(zhǔn)風(fēng)洞4相連，連續(xù)氣源1可以進(jìn)行總壓條件的調(diào)節(jié)，電加熱器2可對(duì)氣流進(jìn)行加熱進(jìn)行總溫條件的調(diào)節(jié)，進(jìn)氣閥門3可以進(jìn)行流量調(diào)節(jié)以改變馬赫數(shù)，移動(dòng)立柱5可以進(jìn)行俯仰和旋轉(zhuǎn)的調(diào)節(jié)以改變氣流角。

一種低溫高馬赫數(shù)測(cè)試用探針溫度標(biāo)定裝置，其有益效果是：