[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

本發明屬于實驗空氣動力學領域，公開了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。本發明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五孔探針地面校準；待測流場的五孔探針測量試驗；待測流場參數求解；待測流場參數不確定度評估。本發明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，建立了基于蒙特卡洛模擬方法的五孔探針球坐標系中測量結果的不確定度評估方法，并將不同馬赫數帶來的壓縮性影響納入考慮，為高速流動中基于球坐標系的五孔探針測量結果精細化評估提供了方法，具有工程應用價值。

技術領域

本發明屬于實驗空氣動力學領域，具體涉及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。

背景技術

飛行器推進系統進氣道、發動機、噴管等內部結構緊湊、空間狹小、流動結構復雜，流動精細化測量十分困難。五孔探針由于其測量精度高、結果可信度高、使用便捷等諸多優點，是目前航空發動機內流點流向測量的主要手段，具有非常廣泛的應用空間和價值，應用五孔探針可以同時獲得測量點氣流速度大小和方向、總壓、靜壓等關鍵流場信息，為復雜流場流動結構分析提供了有力的測試手段。

由于五孔探針的測壓孔在加工制造過程中無法保證理想的一致性和對稱性，每一支五孔探針都具有其獨特的機械構造特性和氣動特性，因此，無法使用完全相同的數學模型來描述五孔探針的響應特性，而探針校準試驗是獲得五孔探針響應函數、保證五孔探針獲得正確流場數據的關鍵環節。

目前，可查的文獻資料均為針對五孔探針在直角坐標系下測量數據的校準與應用方法，即改變探針俯仰角、偏航角來獲得探針不同姿態下的響應數據，但是未考慮壓縮性的影響。而作為五孔探針設計、制造、校準及應用龍頭企業的美國Aeroprobe公司所提供的五孔探針校準數據卻是基于球坐標系給出的，由于球坐標系下測量數據的校準與應用方法未公開，導致了五孔探針使用者往往只能通過支付高額租金租用Aeroprobe公司的程序來使用球坐標系校準的五孔探針，嚴重制約了五孔探針技術發展，并在一定程度上造成了科研經費浪費。不僅如此，目前暫無文獻資料提供可用于五孔探針球坐標系測量結果不確定度評估的方法，嚴重制約了五孔探針球坐標系測量結果精細化評估。

當前，亟需發展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。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供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。

本發明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。

本發明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；