[發明專利]一種亞聲速風洞可壓縮流體聲模態傳播特性測量與分析方法

有效

• 申請號: 202210702828.6
• 申請日: 2022-06-21
• 公開（公告）號: CN114894423B
• 公開（公告）日: 2023-03-03
• 發明（設計）人: 杜鈺鋒;熊能;林俊;李聰健;高川;郭秋亭;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: G01M9/02
• 分類號: G01M9/02;G01M9/06;G06F30/28;G06F111/10;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 王丹

本發明屬于試驗空氣動力學領域，公開了一種亞聲速風洞可壓縮流體聲模態傳播特性測量與分析方法。該方法包括以下步驟：在亞聲速風洞中布置兩根一維熱線探針；進行亞聲速風洞試驗，獲得兩列離散電壓信號；分別計算兩列離散電壓信號的輸出電壓脈動量；計算兩列離散電壓信號的互相關函數；計算兩列離散電壓信號的互相關系數；獲得聲模態傳播特性；該方法基于熱線風速儀，建立了聲模態傳播特性的分析方法，為亞聲速風洞中精確定位聲模態擾動源，采取措施削弱聲模態強度，提高風洞試驗結果精度奠定了基礎。

技術領域

本發明屬于試驗空氣動力學領域，具體涉及一種亞聲速風洞可壓縮流體聲模態傳播特性測量與分析方法。

背景技術

眾所周知，風洞試驗段模型區的核心流區域是經過整流裝置整流后的風洞中流場品質最好的區域，盡管如此，進入風洞試驗段的自由來流仍然具有非定常特性。風洞自由來流擾動會對風洞試驗結果的精度產生影響，致使風洞試驗結果產生誤差，風洞試驗結果誤差對于飛行器設計而言即意味著升力、阻力系數等氣動參數存在設計誤差，進而會導致飛行器載重量存在估算誤差，嚴重制約了飛行器的經濟性與安全性。

風洞自由來流擾動是由三種基本擾動模態疊加構成的，分別為：聲模態、渦模態及熵模態，且三種擾動模態的構成成分不盡相同。聲模態是由等熵狀態下的壓力脈動、密度脈動、溫度脈動及無旋速度脈動構成的；渦模態是由有旋速度脈動構成的；熵模態是由定壓狀態下的熵脈動、密度脈動與溫度脈動構成的。由于三種擾動模態的構成成分不同，其產生機制也不盡相同。一般來說，湍流邊界層是聲模態的主要來源，風洞中的蜂窩器與阻尼網等是渦模態的主要來源，流場中的非均勻溫度場是熵模態的主要來源。

對于亞聲速風洞可壓縮流體，可以認為是一維等熵流動，由等熵關系式可知熵模態為零，故亞聲速風洞可壓縮風洞自由來流擾動為聲模態與渦模態兩種擾動模態構成；而對于以亞聲速飛行的真實飛行器，大氣自由來流擾動僅存在渦模態一種形式。因此，為了保證風洞試驗數據能夠高保真反映真實飛行過程中飛行器氣動特性，必須要盡可能降低風洞中聲模態的量值，從而保證風洞自由來流與大氣自由來流高度相似。而要想降低亞聲速風洞可壓縮風洞自由來流擾動中聲模態的量值，首先要測量并掌握聲模態在風洞中的傳播特性，在此基礎上對聲模態在風洞中的擾動源進行精確定位，進而根據擾動源類型采取相應措施來削弱聲模態。

目前，亞聲速風洞可壓縮流速域在眾多客機、軍用運輸機、遠程戰略轟炸機、預警機及加油機等先進大型飛機的氣動力評估及氣動外形精細化設計中發揮了重要作用，但正是由于聲模態的存在導致風洞自由來流與大氣自由來流擾動模態不完全相同，進而導致風洞試驗結果精度無法得到精確量化。因此，亟需發展一種亞聲速風洞可壓縮流體聲模態傳播特性測量與分析方法。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種亞聲速風洞可壓縮流體聲模態傳播特性測量與分析方法。

本發明的亞聲速風洞可壓縮流體聲模態傳播特性測量與分析方法，包括以下步驟：

a.在亞聲速風洞中布置兩根一維熱線探針；

將編號為1號熱線探針、2號熱線探針的兩根一維熱線探針分別安裝在兩根支桿上，兩根支桿分別固定在兩個夾持機構上，兩個夾持機構分別安裝在亞聲速風洞試驗段中，再將1號熱線探針、2號熱線探針分別連接熱線風速儀；

1號熱線探針位于亞聲速風洞流場下游，2號熱線探針位于亞聲速風洞流場上游，1號熱線探針、2號熱線探針測點所在的空間位置，在流向方向的距離大于等于風洞試驗段特征尺度，在法向方向錯位分布；

b.進行亞聲速風洞試驗，獲得兩列離散電壓信號；