[發明專利]考慮壓縮性的五孔探針球坐標系測量不確定度評估方法

有效

• 申請號: 202310849791.4
• 申請日: 2023-07-12
• 公開（公告）號: CN116558771B
• 公開（公告）日: 2023-09-01
• 發明（設計）人: 杜鈺鋒;汪路路;熊能;吳琦;郭秋亭;李聰健;高川;郭旦平;林俊
• 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: G01M9/06
• 分類號: G01M9/06;G01L27/00;G06F17/18;G06N7/01
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 王丹

1.一種考慮壓縮性的五孔探針球坐標系測量不確定度評估方法，使用的五孔探針為圓管型探針，中心壓力孔的編號為1，右側壓力孔的編號為2，左側壓力孔的編號為3，下方壓力孔的編號為4，上方壓力孔的編號為5，其特征在于，所述的考慮壓縮性的五孔探針球坐標系測量不確定度評估方法包括以下步驟：

S10.五孔探針地面校準；

S11．利用地面校準設備對五孔探針開展校準試驗，地面校準設備具有極角和方位角機構，，；獲得五孔探針校準數據集，包括馬赫數、極角、方位角、總壓、靜壓以及五孔探針五個壓力孔對應的壓力值；

S12．在每個馬赫數下，分別計算以下校準系數，獲得每個馬赫數下五孔探針的校準系數集：

極角校準系數：，

方位角校準系數：，

總壓校準系數：，

靜壓校準系數：，

其中，，

根據獲得的每個馬赫數下五孔探針的校準系數集，獲得每個馬赫數下的五孔探針極角特性校準曲線、方位角特性校準曲線、總壓特性校準曲線、靜壓特性校準曲線；

S20.待測流場的五孔探針測量試驗；

將校準后的五孔探針放置在待測流場中，獲得五個壓力孔的壓力測量值；

S30.待測流場參數求解；

S31.計算獲得極角校準系數與方位角校準系數；

根據步驟S20中獲得的五孔探針壓力測量值，計算獲得極角校準系數、方位角校準系數：

，

其中，；

S32.設定待測流場馬赫數迭代初始值及計算精度；

假設流場馬赫數迭代值為，n為迭代計數變量，初始值n=0，馬赫數迭代計算精度為；

S33.插值獲得馬赫數迭代值下校準曲線；

根據步驟S12獲得的每個馬赫數下的五孔探針極角特性校準曲線、方位角特性校準曲線、總壓特性校準曲線、靜壓特性校準曲線，插值獲得馬赫數迭代值下極角特性校準曲線、方位角特性校準曲線、總壓特性校準曲線、靜壓特性校準曲線；

S34.插值獲得極角迭代值與方位角迭代值；

根據步驟S33獲得的馬赫數迭代值下極角特性校準曲線與方位角特性校準曲線，插值獲得極角校準系數與方位角校準系數對應的極角迭代值與方位角迭代值；

S35.插值獲得總壓校準系數迭代值與靜壓校準系數迭代值；

根據步驟S33獲得的馬赫數迭代值下總壓特性校準曲線與靜壓特性校準曲線，插值獲得極角迭代值與方位角迭代值對應的總壓校準系數迭代值與靜壓校準系數迭代值；

上述內容中，角標帶n的為對應變量的迭代值，為總壓校準系數變量，則為總壓校準系數迭代值；為靜壓校準系數變量，則為靜壓校準系數迭代值；

S36.計算獲得馬赫數迭代值；

根據等熵關系式，計算總壓校準系數迭代值和靜壓校準系數迭代值對應的馬赫數迭代值：

；

S37.迭代計算獲得待測流場參數；

判斷與的大小關系：若，則計算結束，待測流場馬赫數；若，則令，重復步驟S33~S36，直至滿足；計算結束，待測流場馬赫數，待測流場極角，待測流場方位角，待測流場總壓，待測流場靜壓；

S40.待測流場參數不確定度評估；

利用蒙特卡洛模擬方法評估待測流場參數不確定度；

S41.構造五孔探針壓力測量值的概率密度模型；

五孔探針在待測流場中壓力測量值的不確定度為由壓力掃描閥的量程和精度決定；

；五孔探針五個孔的壓力測量值符合：均值為測量值、標準差為對應不確定度1/3的正態分布，即符合“3σ”原則；

S42.概率密度模型的隨機抽樣；

利用MATLAB軟件生成符合步驟S41中正態分布的五孔探針五個孔壓力測量值的隨機數組，每個數組的數據量為N，五個隨機數組分別記作，為符合步驟S41中正態分布的五孔探針每個孔壓力測量值隨機數組的數據量；

S43.待測流場參數計算；

以作為五孔探針在待測流場中五個壓力孔的壓力測量值；重復步驟S30，獲得待測流場馬赫數數組、極角數組、方位角數組、總壓數組、靜壓數組；

S44.待測流場參數不確定度評估；

分析步驟S43獲得的待測流場參數數組統計特性，得到上述待測流場參數數組的標準差：

待測流場馬赫數數組標準差，

極角數組標準差，

方位角數組標準差，

總壓數組標準差，

靜壓數組標準差，

根據“3σ”原則，待測流場參數不確定度分別為：

待測流場馬赫數不確定度，

待測流場極角不確定度，

待測流場方位角不確定度，

待測流場總壓不確定度，

待測流場靜壓不確定度。