一种测量跨声速风洞试验段空间流场对称性的简易方法技术

本发明专利技术公开了一种测量跨声速风洞试验段空间流场对称性的简易方法，利用锥柱体模型具有刚度大、测压稳定、可承载高马赫数试验的特点，使用直接头和转接头安装于风洞迎角机构，进行若干组空间对称迎角的阶梯测压试验，通过测压数据分析局部空间流场对称性。在进行数据处理时，本发明专利技术对在空间对称迎角状态下，锥柱体模型外侧(或内侧)测压面的测压数据进行处理，换算成马赫数和压力恢复系数，进行差量处理，以便通过该差量评价试验段局部空间流场对称性质量。采用本发明专利技术能够有效减少启动车次的次数，降低试验成本，便于对试验段局部空间流场对称性进行快速检测和分析。

A simple method for measuring the symmetry of spatial flow field in transonic wind tunnel test section

The invention discloses a method for measuring the transonic wind tunnel test section flow field symmetry simple method, by using the cone cylinder model has high rigidity, stable pressure and bearing characteristics of high Maher number test, using direct head and adapter installed in the wind tunnel angle mechanism, stepped pressure test of several groups of space attack angle, through pressure data flow analysis of local spatial symmetry. In data processing, the invention of the space symmetric angle of attack, the outer cone cylinder model (or inside) for processing the measuring pressure data, converted into the Maher number and pressure recovery coefficient of differential treatment, so that through the differential evaluation test section of local space symmetry of the flow field quality. The invention can effectively reduce the number of start-up trips, reduce the test cost, and facilitate the rapid detection and analysis of the symmetry of the local space flow in the test section.

【技术实现步骤摘要】
一种测量跨声速风洞试验段空间流场对称性的简易方法
本专利技术涉及空气动力学领域，尤其是实验空气动力学领域，具体为一种测量跨声速风洞试验段局部空间流场对称性的简易方法。
技术介绍
风洞是根据相对运动的原理，利用运动气流使飞行器缩比试验模型实现飞行模拟的一种人工管道状地面设备。作为飞行器研制的基础试验设备，风洞流场品质是保障试验模型获得精准数据的核心，尤其是在飞行器气动性能变化最为敏感的跨声速速域内，流场品质极为重要，流场品质轻微的变化都会对试验模型气动数据造成明显的改变。为此，保障跨声速风洞流场品质稳定和校准是维护风洞的基本要求，需要对跨声速风洞流场进行阶段性测量和校准。在跨声速风洞流场品质内，空间流场对称性是一项重要指标，典型要求是风洞流场的对称性要足够优秀，越趋近于完全对称对模型试验数据的干扰也越小。然而，受风洞诸多客观条件干扰，风洞空间流场很难达到到完全对称的理想标准，解决的办法是对空间流场对称性进行调试和测量，获得满足国家军用标准指标的流场。在模型试验中，通过空间流场对称性参数进行试验数据修正，获得逼近真值的模型气动参数。以上过程中，对空间流场对称性测量根据试验目的，可区分为全面空间流场对称性测量和局部空间流场对称性测量，其中，包含模型区域的局部空间流场是流场测量的重点。传统上，使用总压十字排架对跨声速风洞空间流场对称性进行测量，方法是把风洞试验段测量区域沿轴向划分为若干等距截面，一次进行一个截面的压力测量，然后对总压十字排架所测截面的压力分布数据进行处理，获得风洞试验段不同截面的流场对称性参数值。该方法虽然可以通过测量区域的变化，实现试验段沿轴向的全部区域或局部区域的空间流场对称性测量，却也存在测量车次较多、成本较高、状态复杂等缺点，并且，该方法还存在不能模拟试验模型沿俯仰方向运动状态下对局部空间流场测量的不足，不利于对部分模型正反装试验数据差异的分析和处理。在此背景下，专利技术了一种使用锥柱体模型测量跨声速风洞局部空间流场对称性的简易方法，该方法克服了使用总压十字排架测量空间流场对称性的缺点，能够沿俯仰方向实现涵盖模型区域的局部空间流场对称性测量。
技术实现思路
为了克服现有技术的上述缺点，本专利技术提出了一种测量跨声速风洞试验段空间流场对称性的简易方法，针对采用现有方法进行跨声速风洞试验段局部空间流场对称性测量时，不能沿俯仰方向测量、试验成本较高、状态复杂等的问题，提供一种测量跨声速风洞试验段局部空间流场对称性的简易方法。本专利技术在准确、可靠的基础上，能尽快获得局部空间流场对称性结果，以利于局部空间流场对称性对试验结果的影响分析，具有较好的应用前景。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种测量跨声速风洞试验段空间流场对称性的简易方法，包括如下步骤：第一步、在试验段壁板上安装风洞迎角机构，在风洞迎角机构上安装锥柱体模型；第二步、对锥柱体模型进行空间对称迎角校准；第三步、在试验马赫数下进行阶梯测压试验，采集风洞试验段来流总压P0和各对称迎角状态下锥柱体模型各测压面测压点的压力值Pi；第四步、计算各组空间对称迎角状态下锥柱体模型评判测压面有效测压点的压力恢复系数Pi/P0和马赫数Mi；第五步、绘制各组空间对称迎角状态下锥柱体模型评判测压面有效测压点的Pi/P0值随锥柱体长细比X/D变化的压力恢复系数分布曲线，以及Mi值随锥柱体长细比X/D变化的马赫数分布曲线；第六步、计算空间对称迎角状态下，锥柱体模型评判测压面有效测压点在不同迎角时的Pi/P0和Mi的平均值[P/P0]jav和[M]jav，然后计算差量Δ[P/P0]av和Δ[M]av，从而获得衡量空间对称角度内锥柱体模型测量的试验段局部空间流场对称性参数值。与现有技术相比，本专利技术的积极效果是：本专利技术使用锥柱体模型对局部空间流场对称性进行测量是一种容易实现的有效方法，可以满足模型正反装试验数据差异排查、试验段局部空间流场检测的需要。本专利技术的主要思路如下：利用锥柱体模型具有刚度大、测压稳定、可承载高马赫数试验的特点，使用直接头和转接头安装于风洞迎角机构，进行若干组空间对称迎角的阶梯测压试验，通过测压数据分析局部空间流场对称性。在进行数据处理时，本专利技术对在空间对称迎角状态下，锥柱体模型外侧(或内侧)测压面的测压数据进行处理，换算成马赫数和压力恢复系数，进行差量处理，以便通过该差量评价试验段局部空间流场对称性质量。采用本专利技术能够有效减少启动车次的次数，降低试验成本，便于对试验段局部空间流场对称性进行快速检测和分析。附图说明本专利技术将通过例子并参照附图的方式说明，其中：图1为跨声速风洞试验段局部空间流场对称性测量方法示意图，其中：1是试验段壁板；2是迎角机构；3是直接头；4是转接头；5是锥柱体模型。图2为实施例1中空间对称角度±2°状态下锥柱体模型外侧测压面有效测压点的压力恢复系数分布曲线P/P0～X/D图。图3为实施例1中空间对称角度±2°状态下锥柱体模型外侧测压面有效测压点的马赫数分布曲线M～X/D图。图4为实施例1中空间对称角度±4°状态下锥柱体模型外侧测压面有效测压点的压力恢复系数分布曲线P/P0～X/D图。图5为实施例1中空间对称角度±4°状态下锥柱体模型外侧测压面有效测压点的马赫数分布曲线M～X/D图。具体实施方式如图1所示，一种测量跨声速风洞试验段空间流场对称性的简易方法，包括如下步骤：第一步、将风洞迎角机构2安装在试验段壁板1上，使用直接头3和转接头4将外表光滑、测压点通气性和气密性合格的锥柱体模型5安装于风洞迎角机构2上，对测压点进行连接和检测，质量达到合格标准；所述锥柱体模型为高速风洞流场测量的通用设备。合格标准是正常读数的测压点计数不小于总测压点数的98％，且不存在两个或两个以上相邻测压点测数异常。第二步、对锥柱体模型进行空间对称迎角校准：所述迎角是评判试验段局部空间流场对称性的若干组空间对称角度±α。迎角校准是使用倾斜仪测量锥柱体模型5实际迎角，再通过迎角机构2的调整把锥柱体模型的实际迎角调整到和空间对称角度±α相等同的过程。倾斜仪也是高速风洞通用的角度测量仪器。第三步、在试验马赫数下进行阶梯测压试验，采集风洞试验段来流总压P0和各对称迎角状态下锥柱体模型各测压面测压点的压力值Pi；第四步、计算各组空间对称迎角状态下锥柱体模型评判测压面有效测压点的压力恢复系数Pi/P0和马赫数Mi；式中：Mi是指测压点马赫数，即根据锥柱体模型的评判测压面上的各有效测压点的测压数据计算的马赫数，Pi/P0是指各有效测压点的压力恢复系数，n是指测压面有效测压点总数；评判测压面是在各组空间对称迎角状态下锥柱体模型的外侧测压面，或内侧测压面，具体对应正迎角状态的下测压面和负迎角状态的上测压面，或正迎角状态的上测压面和负迎角状态的下测压面。有效测压点是锥柱体模型零度攻角状态时，排除被头锥和肩部干扰的前段测压点后，剩余的中段和后段的全部测压点。第五步、绘制各组空间对称迎角状态下锥柱体模型评判测压面有效测压点的Pi/P0值随锥柱体长细比X/D变化的压力恢复系数分布曲线P/P0～X/D，以及Mi值随锥柱体长细比X/D变化的马赫数分布曲线M～X/D，以便通过曲线直观分析局部空间流场对称性；第六步、计算空间对称迎角状态下，锥柱体模型评判测压面有效测压点在不同迎角时的P本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测量跨声速风洞试验段空间流场对称性的简易方法，其特征在于：包括如下步骤：第一步、在试验段壁板上安装风洞迎角机构，在风洞迎角机构上安装锥柱体模型；第二步、对锥柱体模型进行空间对称迎角校准；第三步、在试验马赫数下进行阶梯测压试验，采集风洞试验段来流总压P

【技术特征摘要】
1.一种测量跨声速风洞试验段空间流场对称性的简易方法，其特征在于：包括如下步骤：第一步、在试验段壁板上安装风洞迎角机构，在风洞迎角机构上安装锥柱体模型；第二步、对锥柱体模型进行空间对称迎角校准；第三步、在试验马赫数下进行阶梯测压试验，采集风洞试验段来流总压P0和各对称迎角状态下锥柱体模型各测压面测压点的压力值Pi；第四步、计算各组空间对称迎角状态下锥柱体模型评判测压面有效测压点的压力恢复系数Pi/P0和马赫数Mi；第五步、绘制各组空间对称迎角状态下锥柱体模型评判测压面有效测压点的Pi/P0值随锥柱体长细比X/D变化的压力恢复系数分布曲线，以及Mi值随锥柱体长细比X/D变化的马赫数分布曲线；第六步、计算空间对称迎角状态下，锥柱体模型评判测压面有效测压点在不同迎角时的Pi/P0和Mi的平均值[P/P0]jav和[M]jav，然后计算差量Δ[P/P0]av和Δ[M]av，从而获得衡量空间对称角度内锥柱体模型测量的试验段局部空间流场对称性参数值。2.根据权利要求1所述的一种测量跨声速风洞试验段空间流场对称性的简易方法，其特征在于：所述锥柱体模型通过直接头和转接头安装在风洞迎角机构上。3.根据权利要求1所述的一种测量跨声速风洞试验段空间流场对称性的简易方法，其特征在于：所述锥柱体模型的测压点通气性和气密性需满足正常读数的测压点计数不小于总测压点数的98％，且不存在两个或两个以上相邻测压点测数异常。4.根据权利要求1所述的一种测量跨声速风洞试验段空间流场对称性的简易方法，其特征在于：第二步所述对锥柱体模型进行空间对称迎角校准的方法是：使用倾斜仪测量锥柱体模型实际迎角，再通过调整风洞迎角机构使得锥柱体模型的实际迎角等于空间对称角度。5.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张林，陈学孔，王瑞波，林学东，魏志，刘光远，谢疆宇，陈宏涛，杨洋，毛代勇，邓吉龙，杨昕鹏，贾智亮，
申请(专利权)人：中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所，
类型：发明
国别省市：四川,51