一种参数化处理五孔探针数据的方法技术

本发明专利技术公开了一种参数化处理五孔探针数据的方法，其包括：步骤1、获取五孔探针各孔测点对应的压力值即五孔探针压力值；步骤2、对所述五孔探针压力值进行拟合处理获取对应的五孔探针拟合压力值，并建立校准系数拟合方程组；步骤3、基于五孔探针拟合压力值获取对应的角度系数；步骤4、基于所述校准系数拟合方程组，计算出各孔测点对应的气流角度、总压系数以及静压系数；步骤5、计算算出各孔测点对应的流场参数，所述流场参数至少包括总压值、静压值、马赫数以及速度参数。本发明专利技术能够在降低五孔探针加工精度的基础上进一步提升五孔探针的计算速度。的计算速度。的计算速度。

【技术实现步骤摘要】
一种参数化处理五孔探针数据的方法


[0001]本专利技术涉及多孔气动探针数据处理
，特别涉及一种参数化处理五孔探针数据的方法。

技术介绍

[0002]航空发动机不仅是人类航空器飞行的动力，也是推动航空事业发展的推力，被称为飞机的心脏。航空发动机技术的提高促进着人类航空史上每一次重要的变革。它对我国的经济、国防意义重大。在当今流场测试手段日趋丰富、成熟的环境下，很多应用和实验环境都涉及流场测量，这就需要精确的仪器和方法测量流场参数。相比于其他测试方法，气动探针有着方便耐用，对试验环境要求低等优点，此外最重要是气动探针可以测量得到测点的压力值。气动探针可分为三孔探针、五孔探针、七孔探针等类型。其中三孔探针用于测量二维空间内的流动参数；五孔探针和七孔探针可用于测量三维流场中的气流参数，但由于七孔探针制造精度较高，校准数据点多，工作量大，因此五孔探针的使用频率最高。五孔探针常常作为一种简单、直接的测量工具，能准确测量流场中气流方向、速度、总压、静压等参数。但是五孔探针的计算精度取决于插值算法、校准结果以及探针的加工精度。
[0003]在相同的加工精度下，五孔探针的插值算法对计算精度有着较大的影响。五孔探针测量三维流场分为三种方法：对向测量法、半对向测量法、非对向测量法。
[0004](1)对向测量法：比较直观，但是需要较多时间寻找1、3孔，4、5孔的压力平衡，实际测量较为复杂；
[0005](2)半对向测量法：操作简单，只需要寻找一对压力孔的压力平衡，所需数据处理量较少，适合均匀流场测量；/>[0006](3)非对向测量法通过采集五个孔的压力值，对照该探针的校准数据，可以插值计算出测量点的俯仰角、偏航角、总压、静压，这种方法的使用最为普遍，数据处理量较大，需要较为准确的插值方法，实际测试系统借助计算机软件编程处理数据，有较快的测试速度。
[0007]在探针的制造过程中，每支探针的头部五孔并不严格对称，这就导致了每支探针的气动特性都不相同，工程中往往要求五孔探针在多个马赫数下使用，需要对各个马赫数分别进行标定，且标定结果只能在一定的马赫数变化范围内使用。且目前五孔探针广泛使用的插值算法是非对向双线性插值法，该方法的各个校准系数
‑
角度系数K_α、K_β以及总静压校准系数C_Pt、C_Ps如方程(1)
‑
(5)所示，利用非对向双线性插值法进行五孔探针计算时，首先会将校准文件导入，作为计算的标准，计算测点的流场参数时先利用五孔探针各孔压力值计算出K_α、K_β，通过双线性插值法在校准文件中插值出α与β角，接着利用α、β角在总压系数与静压系数中插值出总压、静压，利用总压静压可以换算出马赫数，有流场温度便可计算出来流速度。具体的计算过程如图2所示。
[0008]但是，上述现有技术均存在如下缺点：
[0009]1)由于目前五孔探针大多采用传统加工方式加工，这会导致探针的探头不会被加工成完全对称的形状，同时由于探针测压孔内部由于加工噪点的存在会使探针在校准时不
同角度的压力值出现变化，如图3(a)～(e)所示，为某塔形五孔探针各个测压孔在0.3Ma校准时不同校准点所测得压力值分布示意图，图(a)～(e)分别表示五孔探针1～5号压力孔的有压力云图。从图中的等值线可以看出，在一些角度下等值线会发生较大偏移，究其原因是因为五孔探针在加工时的偏差所导致。这些坏点的出现，会使得五孔探针的校准曲线发生变形，严重时会使得校准曲线中出现凹四边形，这对于非对向线性插值法而言是致命的，轻则人为改变校准点的角度系数，重则重新加工五孔探针。如果人为改变校准点的角度系数，会导致该探针在所改变的校准点附近出现计算误差大的情况；如果重新加工五孔探针会浪费大量的人力物力。
[0010]2)目前五孔探针在计算时通常采用非对向线性插值法计算，该方法相对计算速度快，计算过程简单，但是在必须使用电脑的才能完成插值计算过程。对于一些只能采用嵌入式计算处理模块(PLC)的实验场所，目前通常只进行数据的采集，在实验结束后才能将所采集的数据进行后处理，不能在实验时实时显示流场参数，造成实验效率低。

技术实现思路

[0011]本专利技术提供一种参数化处理五孔探针数据的方法，以克服前述技术问题。
[0012]本专利技术的技术方案是：
[0013]一种参数化处理五孔探针数据的方法，其特征在于，包括：
[0014]步骤1、获取五孔探针各孔测点对应的压力值即五孔探针压力值；
[0015]步骤2、对所述五孔探针压力值进行拟合处理获取对应的五孔探针拟合压力值，并建立校准系数拟合方程组；
[0016]步骤3、基于五孔探针拟合压力值获取对应的角度系数，即α系数K
α
、β系数K
β
；
[0017]步骤4、基于所述校准系数拟合方程组，计算出各孔测点对应的气流角度α与β、总压系数C
Pt
以及静压系数C
Ps
；
[0018]步骤5、计算算出各孔测点对应的流场参数，所述流场参数至少包括总压值、静压值、马赫数以及速度参数。
[0019]进一步的，步骤21、基于校准方程对五孔探针在校准风洞中进行校准，获得五孔探针在校准时，不同角度下各孔测点的压力值即P1
‑
P5、角度值α、β以及获得对应的原始校准系数，所述原始校准系数包括原始角度系数和原始压力系数；
[0020]步骤22、对步骤21所获得压力系数与角度系数进行多项式拟合，对应的拟合方程为：
[0021]Y＝a0+a1n+a2n2+a3n3+
…
+a
k
n
k
[0022]其中a0，a1，a2，a3，
…
，a
k
为多项式系数；k为拟合阶数；n为校准系数K
α
，K
β
，C
Pt
,C
Ps
；Y为与α、β对应的拟合函数取值；
[0023]步骤23、基于所述拟合方程获取在不同校准角度下的各孔测点的压力拟合值即P1n
‑
P5n；
[0024]步骤24、基于所述压力拟合值计算拟合后所对应校准系数，并替换原始校准系数形成新的校准方程；
[0025]步骤25、基于所述校准方程，拟合校准系数与角度之间的关系式，建立校准系数拟合方程组。
[0026]进一步的，步骤21对应的校准方程表达式为如方程(1)
‑
(5)所示：
[0027][0028][0029][0030][0031][0032]其中P
i
(i＝1、2、3、4、5)为五孔探针测得各压力孔的压力值，P
t
表示总压，P
s
代表静压。
[0033]进一步的，步骤25对应的校准系数拟合方程组表达式为如方程(6)
‑
(9)所示：
[0034][0035][0036][00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种参数化处理五孔探针数据的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、获取五孔探针各孔测点对应的压力值即五孔探针压力值；步骤2、对所述五孔探针压力值进行拟合处理获取对应的五孔探针拟合压力值，并建立校准系数拟合方程组；步骤3、基于五孔探针拟合压力值获取对应的角度系数，即α系数K
α
、β系数K
β
；步骤4、基于所述校准系数拟合方程组，计算出各孔测点对应的气流角度α与β、总压系数C
Pt
以及静压系数C
Ps
；步骤5、计算出各孔测点对应的流场参数，所述流场参数至少包括总压值、静压值、马赫数以及速度参数。2.根据权利要求1所述的参数化处理五孔探针数据的方法，其特征在于，包括：所述步骤2包括步骤21、基于校准方程对五孔探针在校准风洞中进行校准，获得五孔探针在校准时，不同角度下各孔测点的压力值即P1
‑
P5、角度值α、β以及获得对应的原始校准系数，所述原始校准系数包括原始角度系数和原始压力系数；步骤22、对步骤21所获得压力系数与角度系数进行多项式拟合，对应的拟合方程为：Y＝a0+a1n+a2n2+a3n3+
…
+a
k
n
k
其中a0，a1，a2，a3，<...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宇，于雪，刘富多，张文渔，宋智宏，
申请(专利权)人：大连温特纳科技有限公司，
类型：发明
国别省市：