[發明專利]一種氣流速度計算方法、系統、設備及一種存儲介質

有效

• 申請號: 202010747052.0
• 申請日: 2020-07-29
• 公開（公告）號: CN111856072B
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發明（設計）人: 黃滔;肖凌;何顯中;王勇;周舟;朱習加;王慶洋
• 申請（專利權）人: 中國汽車工程研究院股份有限公司;廣州汽車集團股份有限公司
• 主分類號: G01P5/16
• 分類號: G01P5/16;G01P13/02
• 代理公司: 重慶強大凱創專利代理事務所(普通合伙) 50217
• 代理人: 范淑萍

本發明涉及氣象測量領域，具體涉及一種氣流速度計算方法、系統、設備及一種存儲介質。所述方法先建立偏航角系數、總壓系數、靜壓系數與第一測壓裝置的測壓孔測量值、流場的總壓值及靜壓值之間的第一?第三關系式，在前期對第一測壓裝置進行標定時，同時對當前氣流的總壓值和靜壓值進行測量，并將測量值引入到第一測壓裝置的標定計算中，建立偏航角系數、總壓系數、靜壓系數與各測壓值的函數關系，更貼合實際；實際測量應用中，根據標定得到的第一?第三關系式及各三維關系曲面圖，通過第一測壓裝置的測量值，能夠計算得到被測流場的氣流速度大小及方向，在計算過程中，引入一種速度驗證、迭代方法，通過迭代計算，保證測量誤差在較小范圍內。

技術領域

本發明涉及氣象測量領域，具體涉及一種氣流速度計算方法、系統、設備及一種存儲介質。

背景技術

多孔測壓裝置，如三孔探針、五孔探針以及其他各類異性多孔測壓裝置，在裝置不同位置開有測壓孔。在測量時，各個測壓孔測得壓力不同，通過對測得的壓力值進行分析處理，能夠計算得到被測流場的氣流速度大小和方向。

以圖1和圖2所示的五孔測壓裝置(也叫五孔探針，其測壓孔包括中央的Q1和四周的Q2-Q5)為例，現有的標定和計算方法，多在風洞中進行標定，在單一風速下建立偏航角系數Kα、俯仰角系數Kβ和速度系數Kv和各開孔測得壓力Q1、Q2、Q3、Q4、Q5間的關系式(5)、(6)、(7)，進一步得到Kα和Kβ的校準曲線(圖3、圖4)以及氣流速度v的校準系數Kv。從而實現在實際測量中，根據各測壓孔測得壓力，對照校準曲線，計算得到被測流場的氣流速度大小和方向。

其中，ρ為五孔測壓裝置所在處的流體密度。

這種方法在計算氣流方向時，需要假設不同風速下Kα、Kβ與測壓孔之間關系近似不變，可使用同一條校準曲線進行計算；在計算氣流速度時，假設總壓孔測量值(Q5)在不同氣流方向下總為被測流場總壓。然而，在實際情況中，Kα、Kβ與測壓孔之間的關系隨著氣流速度的變化而變化，不同速度對應有不同的校準曲線。此外，當氣流方向帶有偏角、不再正對測量裝置總壓孔時，總壓孔測量值與被測流場總壓值將有所偏差。因此，該標定和計算方法在實際應用中存在一定的誤差，當氣流偏角(偏航、俯仰)越大時，誤差越大。

發明內容

本發明提供一種氣流速度計算方法、系統、設備及一種存儲介質，其解決的技術問題在于：現有根據各測壓孔測得壓力，對照偏航角系數Kα、俯仰角系數Kβ的校準曲線，計算得到被測流場的氣流速度大小和方向的方法，當氣流偏角(偏航、俯仰)越大時，誤差越大。

本發明提供的基礎方案為：

一種氣流速度計算方法，包括步驟：

S1.引入流場的總壓值及靜壓值，分別建立偏航角系數、總壓系數、靜壓系數與第一測壓裝置的測壓孔測量值、流場的總壓值及靜壓值之間的第一-第三關系式；

S2.根據所述第一-第三關系式，使用第二測壓裝置進行流場的總壓值及靜壓值的測量，分別在不同氣流速度大小和方向下對所述第一測壓裝置進行標定，建立偏航角系數、氣流速度大小、氣流方向之間的第一三維關系曲面，總壓系數、氣流速度大小、氣流方向之間的第一三維關系曲面，靜壓系數、氣流速度大小、氣流方向之間的第一三維關系曲面；

S3.根據所述第一關系式-第三關系式、第一-第三三維關系曲面，通過迭代計算，得到一具體測壓孔測量組值所對應的氣流速度的大小和方向。

本基礎方案的計算原理在于：

首先，引入流場總壓值和靜壓值，建立偏航角系數、總壓系數、靜壓系數與第一測壓裝置各測壓值及流場總壓值和靜壓值之間的函數關系式(第一-第三關系式)；