一种反射式安装的超声阵列测量叶栅流场的方法与装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种反射式安装的超声阵列测量叶栅流场的方法，包括以下步骤：步骤1，在平面叶栅通道正上方布置二维超声波换能器阵列，当气体从叶栅通道中流过时，超声测量系统发射并接收超声波，并获取超声波顺、逆流状态下的渡越时间信号波形；步骤2，采用信号处理方法对渡越时间信号波形进行处理，得出超声波到达接收换能器的渡越时间，通过渡越时间重建二维速度场。其中，在平面叶栅通道内相邻两叶片的通道正上方垂直布置M

A method and device for measuring cascade flow field with reflective ultrasonic array

【技术实现步骤摘要】
一种反射式安装的超声阵列测量叶栅流场的方法与装置


[0001]本专利技术涉及流场测量
，具体涉及一种反射式安装的超声阵列测量叶栅流场的方法与装置。

技术介绍

[0002]影响叶栅流场的因素繁多且复杂，有几何因素：稠度、几何安装角等，有气动因素：来流马赫数、激波边界层干扰等。压气机中气流为扩压流动，因而易出现流动分离从而触发叶片的失速颤振或引起压气机喘振，造成严重的事故。燃气轮机中，由于多级叶栅之间会产生增压加速、涡流等现象，影响燃气轮机燃烧室中燃烧效率，进而影响整台燃气轮机的性能。解决这些问题的关键均为掌握叶栅内的流场分布。所以，流场测量技术是了解叶栅性能的基础。通过流场测量可以了解复杂的流动现象，探索其复杂的物理机制，为人们建立并发现新的流动现象，为建立新的概念和物理模型提供依据。
[0003]现有的测量方式主要分为接触式测量与非接触式测量。接触式测量主要为压力探针与气动探针，其特点是成本低、信噪比高但只能单点测量且对流场影响大。非接触式测量主要为粒子图像测速法PIV(Particle Image Velocimetry),但测本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种反射式安装的超声阵列测量叶栅流场的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，在平面叶栅通道正上方布置二维超声波换能器阵列，当气体从叶栅通道中流过时，超声测量系统发射并接收超声波，并获取超声波顺、逆流状态下的渡越时间信号波形；步骤2，采用信号处理方法对所述渡越时间信号波形进行处理，得出超声波到达接收换能器的渡越时间，通过所述渡越时间重建二维速度场，其中，步骤1中，所述二维超声波换能器阵列包括多个超声波换能器，在所述平面叶栅通道内相邻两叶片的通道正上方垂直布置M
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N个所述超声波换能器，且所述超声波换能器的匹配层需与所述叶片的上表面平齐。2.根据权利要求1所述的反射式安装的超声阵列测量叶栅流场的方法，其特征在于：其中，步骤1中，M和N的具体数值根据所述超声波换能器的压电晶片尺寸、超声波换能器频率、两叶片间的空间大小情况确定，所述二维超声波换能器阵列与来流方向垂直布置时，所述超声波换能器在声束角的范围发射所述超声波，经过叶栅根部的反射面反射后继续传播，到达所述接收换能器，被其接收。3.根据权利要求2所述的反射式安装的超声阵列测量叶栅流场的方法，其特征在于：其中，声束角α的大小由所述超声波换能器的所述压电晶片尺寸和所述超声波换能器频率共同决定：α/2＝arcsin1.22λ/D
s
＝70λ/D
s
式中，λ表示超声波的波长，D
S
表示超声波换能器的压电晶片的尺寸，在确定M和N时，保证最远端的两个换能器之间能互相接收到信号。4.根据权利要求1所述的反射式安装的超声阵列测量叶栅流场的方法，其特征在于：其中，步骤2具体包括以下步骤：步骤2
‑
1，用高精度测温计测量出实验环境的温度，根据公式计算出环境温度下的空气中的声速c，在风速为0的工况下采集(M+N)
×
(M+N
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1)组静态数据多次，得到所述超声波到达所述接收换能器的时间，式中T表示实验的环境温度，T0＝273.16K，c0＝331.45m/s，c表示温度T对应的空气中声速大小，超声在静态工况下的理论传播时间为：式中T表示超声波的传播时间，L表示超声波传播路程，c表示实际声速，将测量得到的时间取平均值与理论时间对比作差以消除静态误差；步骤2
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2，在风洞送风的工况下采集(M+N)
×
(M+N
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1)组波形数据，求出超声波到达接收换能器的渡越时间；步骤2
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3，将(M+N)
×
(M+N
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞天阳，苏明旭，田昌，侯怀书，张世玮，马良，却依飞，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：