获取高速自由射流风洞超声速射流流场菱形区范围的方法技术

本发明专利技术属于高速自由射流风洞试验技术领域，公开了一种获取高速自由射流风洞超声速射流流场菱形区范围的方法。该方法包括以下步骤：在高速自由射流风洞的移测机构上安装十字总压排架，十字总压排架的测量截面与喷管出口截面重合；定义坐标系、移测截面和十字总压排架上各测点位置坐标；启动高速自由射流风洞，启动总压大于常规运行总压；十字总压排架从喷管出口截面阶梯移动至最后一个移测截面，并采集各移测截面数据；关闭高速自由射流风洞；计算各测点的马赫数；绘制测点马赫数分布云图及测量菱形区范围图。该方法思路简单、明确，理论依据充分，有助于准确快速获取射流风洞各超声速马赫数菱形区范围。速马赫数菱形区范围。速马赫数菱形区范围。

【技术实现步骤摘要】
获取高速自由射流风洞超声速射流流场菱形区范围的方法


[0001]本专利技术属于高速自由射流风洞试验
，具体涉及一种获取高速自由射流风洞超声速射流流场菱形区范围的方法。

技术介绍

[0002]高速自由射流风洞在进行超声速试验时，若对流场均匀区范围要求不高，通常可采取提高运行总压的方式进行吹风，这种方式可以确保喷管出口的菱形区域内流场为均匀气流，且通过提高运行总压使得喷管出口菱形区边界以膨胀波的方式进行加速，避免在菱形区边界上产生强激波。菱形区以内的均匀气流可以进行小迎角进气道、发动机特性等对均匀区范围要求较小的试验，其余对流场均匀性要求不高的吹袭试验也可超出菱形区范围开展。
[0003]在超声速菱形区流场能满足试验范围要求的条件下，采取提高运行总压方式吹风，流场控制简单便捷，省去了动态压力匹配调节的环节，可缩短吹风时间，节省能耗。在进行射流超声速流场动态压力匹配准度调试时，顺气流方向的菱形区末端位置的流场均匀性也是判断所选动态压力匹配准度是否满足要求的最佳位置。根据超声速马赫数不同，其对应的菱形区范围变化较大，不同超声速马赫数对应了不同的菱形区范围。为了全面掌握射流风洞超声速射流特性，为动态压力匹配奠定基础，更好适应先进飞行器研制对超声速射流菱形区范围的需求，亟需发展一种快速获取高速自由射流风洞超声速射流流场菱形区范围的方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种获取高速自由射流风洞超声速射流流场菱形区范围的方法。
[0005]本专利技术的获取高速自由射流风洞超声速射流流场菱形区范围的方法，包括以下步骤：S10.在高速自由射流风洞的移测机构上安装十字总压排架，十字总压排架的测量截面与喷管出口截面重合；在高速自由射流风洞的移测机构上安装十字总压排架；十字总压排架面向高速自由射流风洞来流；十字总压排架的中心轴线与高速自由射流风洞的中心轴线重合；驱动高速自由射流风洞的移测机构，将十字总压排架的测量截面与喷管出口截面重合；S20.定义坐标系、移测截面和十字总压排架上各测点位置坐标；坐标原点O位于高速射流风洞的中心轴线与高速射流风洞喷管出口截面相交的点上，OX轴位于中心轴线上，沿气流方向向前为正X方向，Y轴竖直向上，Z轴符合右手定则；十字总压排架的中心点位于坐标原点O，十字总压排架沿正X方向移动，十字总压排架的移测截面沿正X方向依次编号；根据十字总压排架上各测点位置和移测截面的位置确定各测点在移测区域内的坐标；在XOY平面，各测点为竖直测点，坐标为（，），为
各竖直测点在Y方向坐标；在XOZ平面，各测点为水平测点，坐标为（，），为各水平测点在Z方向坐标；为十字总压排架的移测截面编号，为十字总压排架的移测截面距离喷管出口截面的X方向距离，为十字总压排架上的各测点编号；S30.启动高速自由射流风洞，启动总压大于常规运行总压；查找高速自由射流风洞喷管对应的当前马赫数的常规运行总压，将开车总压提高至常规运行总压的10%，启动高速自由射流风洞，建立喷管对应的当前马赫数流场，并通过稳定段总压控制当前马赫数流场稳定；确保在喷管出口处的气流形成菱形区，并且在菱形区边缘处的气流是欠膨胀加速状态；S40.十字总压排架从喷管出口截面阶梯移动至最后一个移测截面，并采集各移测截面数据；高速自由射流风洞的移测机构沿正X方向驱动十字总压排架从喷管出口截面阶梯移动至最后一个移测截面，每个移测截面到位后，流场稳定t秒，再采集移测截面数据；每个阶梯的移测步长为，总移测截面数为，移测总距离为；喷管出口截面记为第1截面，沿正X方向的第截面的X坐标为，，；十字总压排架上各测点测得的总压为，为第i个测点在第k个测量截面上所测得的总压值；如果第i个测点为竖直测点，移动至第k截面时，坐标为（，）；如果第i个测点为水平测点，移动至第k截面时，坐标为（，）；S50.关闭高速自由射流风洞；S60.计算各测点的马赫数；根据十字总压排架测得的波后总压和稳定段测得的稳定段总压，按照正激波关系式计算各测点的马赫数：其中；为稳定段总压，Pa；为十字总压排架上第i个测点在第k个移测截面测得的静压，Pa；为十字总压排架上第i个测点在第k个移测截面计算得到的马赫数；S70.绘制测点马赫数分布云图及测量菱形区范围图；根据各测点的马赫数绘制测点马赫数分布云图，并根据作为判断测点坐标（，）或 （，）是否在菱形区内的判据，若满足则判定该该测点坐标在菱形区内，将XOY平面和XOZ平面上的菱形区边界上的测点分别连线，获得XOY平面和XOZ平面的菱形区范围。
[0006]本专利技术的获取高速自由射流风洞超声速射流流场菱形区范围的方法通过提高启
动总压的方式启动超声速喷管对应的当前马赫数；高速自由射流风洞压力采集系统实时测量采集稳定段总压；采用十字总压排架移动测量特定区域内的波后总压；通过稳定段总压和十字总压排架测得的波后总压计算测量区域内的马赫数；采用软件绘制马赫数分布云图；根据马赫数均方根偏差云图可清晰辨别出当前测量超声速马赫数的菱形区范围。
[0007]本专利技术的获取高速自由射流风洞超声速射流流场菱形区范围的方法能够为确定高速自由射流风洞不同超声速马赫数菱形区范围提供指导，是有针对性获取不同超声速马赫数菱形区范围的有效方法，解决了由于超声速不同马赫数变化菱形区位置发展变化的问题，能够快速确定射流风洞超声速条件下射流菱形区范围，满足相关试验和风洞调试需求。
[0008]本专利技术的获取高速自由射流风洞超声速射流流场菱形区范围的方法思路简单、明确，理论依据充分，有助于准确快速获取射流风洞各超声速马赫数菱形区范围。
附图说明
[0009]图1为本专利技术的获取高速自由射流风洞超声速射流流场菱形区范围的方法的流程图；图2为实施例1使用的十字总压排架的结构示意图；图3为实施例1使用的十字总压排架的移动测量示意图；图4为实施例1获得的马赫数分布云图及测量菱形区范围图（XOZ平面）。
具体实施方式
[0010]下面结合附图和实施例详细说明本专利技术。
[0011]实施例1本实施例的超声速喷管马赫数为2.5，即当前马赫数为2.5。
[0012]如图1所示，本实施例的具体实施步骤如下：S10.在高速自由射流风洞的移测机构上安装十字总压排架，十字总压排架的测量截面与喷管出口截面重合；如图2所示，在高速自由射流风洞的移测机构上安装十字总压排架；十字总压排架面向高速自由射流风洞来流；十字总压排架的中心轴线与高速自由射流风洞的中心轴线重合；驱动高速自由射流风洞的移测机构，将十字总压排架的测量截面与喷管出口截面重合；S20.定义坐标系、移测截面和十字总压排架上各测点位置坐标；坐标原点O位于高速射流风洞的中心轴线与高速射流风洞喷管出口截面相交的点上，OX轴位于中心轴线上，沿气流方向向前为正X方向，Y轴、Z轴符合右手定则；如图3所示，十字总压排架的中心点位于坐标原点O，十字总压排架沿正X方向移动，十字总压排架的移测截面沿正X方向依次编号；根据十字总压排架上各测点位置和移测截面的位置确定各测点在移测区域内的坐标；在XOY平面，各测点为竖直测点，坐标为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种获取高速自由射流风洞超声速射流流场菱形区范围的方法，其特征在于，包括以下步骤：S10.在高速自由射流风洞的移测机构上安装十字总压排架，十字总压排架的测量截面与喷管出口截面重合；在高速自由射流风洞的移测机构上安装十字总压排架；十字总压排架面向高速自由射流风洞来流；十字总压排架的中心轴线与高速自由射流风洞的中心轴线重合；驱动高速自由射流风洞的移测机构，将十字总压排架的测量截面与喷管出口截面重合；S20.定义坐标系、移测截面和十字总压排架上各测点位置坐标；坐标原点O位于高速射流风洞的中心轴线与高速射流风洞喷管出口截面相交的点上，OX轴位于中心轴线上，沿气流方向向前为正X方向，Y轴竖直向上，Z轴符合右手定则；十字总压排架的中心点位于坐标原点O，十字总压排架沿正X方向移动，十字总压排架的移测截面沿正X方向依次编号；根据十字总压排架上各测点位置和移测截面的位置确定各测点在移测区域内的坐标；在XOY平面，各测点为竖直测点，坐标为（，），为各竖直测点在Y方向坐标；在XOZ平面，各测点为水平测点，坐标为（，），为各水平测点在Z方向坐标；为十字总压排架的移测截面编号，为十字总压排架的移测截面距离喷管出口截面的X方向距离，为十字总压排架上的各测点编号；S30.启动高速自由射流风洞，启动总压大于常规运行总压；查找高速自由射流风洞喷管对应的当前马赫数的常规运行总压，将开车总压提高至常规运行总压的10%，启动高速自由射流风洞，建立喷管对应的当前马赫数流场，并...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗太元，尹疆，祖孝勇，林学东，李聪健，白本奇，蒋明华，曹斐，曾利权，叶成，何川，
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：