[發明專利]一種亞聲速風洞可壓縮流體擾動模態測量結果解算方法

有效

• 申請號: 202010659927.1
• 申請日: 2020-07-10
• 公開（公告）號: CN111766039B
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 杜鈺鋒;林俊;王勛年
• 申請（專利權）人: 中國空氣動力研究與發展中心高速空氣動力研究所
• 主分類號: G01M9/08
• 分類號: G01M9/08;G01M9/06
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 王丹

1.一種亞聲速風洞可壓縮流體擾動模態測量結果解算方法，其特征在于，所述的測量結果解算方法獲得了亞聲速風洞可壓縮流體中的擾動模態及流場基本物理量聲模態與渦模態分量的具體表達式，并利用熱線風速儀測量結果對擾動模態及流場基本物理量聲模態與渦模態分量的量值進行了求解；

所述的測量結果解算方法包括以下步驟：

a.將一維熱線探針安裝在支桿上，并將支桿固定在夾持機構上，將整個夾持機構安裝在待測亞聲速風洞試驗段中；

b.開啟待測亞聲速風洞，在來流馬赫數M下，利用熱線風速儀對亞聲速風洞試驗段流場脈動量進行測量，獲得質量流量脈動總溫脈動及質量流量脈動與總溫脈動的互相關量m為來流質量流量，T₀為來流總溫，Δ表示脈動值，^-表示平均值；

c.亞聲速風洞可壓縮流動為等熵流動，熵模態為0；

d.對聲模態與渦模態的量值進行求解，聲模態與渦模態的表達式為：

以上兩式中，P為聲模態，ω為渦模態，γ為比熱比，α與β為與馬赫數和比熱比有關的參數，表達式為：

根據以上表達式，求解聲模態與渦模態的均方根值，獲得聲模態與渦模態的量值；

d1.聲模態與渦模態的基本定義式如下：

式中，p為來流靜壓，u為來流速度；

d2.質量流量脈動與密度脈動和速度脈動的關系為：

d3.總溫脈動與靜溫脈動和速度脈動的關系為：

d4.理想氣體狀態方程脈動量形式為：

d5.等熵關系式脈動量形式為：

d6.對d2～d5中的方程進行聯立求解，得到速度脈動及壓力脈動的具體表達式為：

根據d1中聲模態及渦模態的定義，得到聲模態與渦模態的具體表達式為：

e.對流場基本物理量聲模態與渦模態分量的量值進行求解，其中，速度脈動聲模態與渦模態分量的表達式為：

總溫脈動聲模態與渦模態分量的表達式為：

密度脈動只有聲模態分量，表達式為：

靜溫脈動只有聲模態分量，表達式為：

以上各式中，u為來流速度，ρ為來流密度，T為來流靜溫；

根據以上表達式，分別求解流場基本物理量聲模態與渦模態分量的均方根值，獲得流場基本物理量聲模態與渦模態分量的量值，完成亞聲速風洞可壓縮流體擾動模態測量結果解算；

e1.速度脈動包括速度脈動的聲模態分量與速度脈動的渦模態分量，關系式如下：

式中，下角標P代表聲模態分量，下角標ω代表渦模態分量；

e2.總溫脈動包括總溫脈動的聲模態分量與總溫脈動的渦模態分量，關系式如下：

e3.根據d3中的表達式，總溫脈動聲模態分量為：

式中，靜溫脈動聲模態分量與速度脈動聲模態分量的關系為：

e4.由于靜溫脈動無渦模態分量，即根據d3中的表達式，總溫脈動渦模態分量為：

e5.對e1～e4中的方程進行聯立求解，并根據d6中速度脈動的表達式，得到速度脈動聲模態與渦模態分量及總溫脈動聲模態與渦模態分量的具體表達式為：

e6.等熵流動中密度脈動與靜溫脈動均只有聲模態分量，密度脈動與靜溫脈動聲模態分量即為對應的脈動量，通過對d2～d5中的方程進行聯立求解，得到密度脈動與靜溫脈動的具體表達式為：