CN105760647A - 一种质量加权平均值计算方法 - Google Patents

Abstract

一种质量加权平均值计算方法，主要包括五个步骤，具体为：测点布置方法、等熵指数k值计算、速度系数λ及流量函数q(λ)计算、近似质量流量计算、参数质量加权平均值计算；测点布置方法中，要求总压、总温测点均布。所述的测点布置方法中的各测点负责区域分界线选在两相邻测点中心线上；测点布置方法中，要求同一区域内布置相同数量的总温、总压测点。本发明的优点是：本发明提出一种计算简单、精度高的获取质量加权平均值的方法，可实现不均匀流场中相关气动参数质量加权平均值计算，解决各测点位置质量流量不易获得的问题。计算方法简单、精度高，可实现各种流场中相关气动参数质量加权平均值计算。

Description

一种质量加权平均值计算方法

技术领域

本发明涉及航空、航天领域气动测试领域，特别涉及了一种质量加权平均值计算方法。

背景技术

在航空、航天领域气动测试试验中，为了获得某一截面的相关参数值，需要对同一截面多个测点数据进行处理，获得参数截面平均值。为了获得截面内不同位置的测量数据，尤其对复杂流场，希望测点数尽可能多。但实际中测点数受到很大的限制，一方面是空间限制，另一方面测点越多对流场干扰越大。因此，通过对有限试验数据进行处理，获得更接近真实值的平均值非常关键，主要有以下两种处理方法：

1)直接算术平均：按图2所示等面积布置测点，然后对各测点测量值直接进行算术平均，获得参数的截面平均值。该方法是假定截面内各等面积区域质量流量相等，但实际上各等面积区域内的质量流量并不相等，尤其对不均匀流场，采用该方法计算平均值误差较大。

2)质量加权平均：考虑了质量流量分布不均匀性，对各测点测量值进行质量加权再取平均值。由于该方法考虑了各测点位置流量的不均匀，精度较高，尤其适用于不均匀流场，但各测点所处位置质量流量q_mi不易获得。

发明内容

本发明的目的是针对质量加权平均法中，各测点位置质量流量不易获得的问题，提出一种计算简单、精度高的获取质量加权平均值的方法。

本发明提供了一种质量加权平均值计算方法，主要包括五个步骤，具体为：测点布置方法、等熵指数k值计算、速度系数λ及流量函数q(λ)计算、近似质量流量计算、参数质量加权平均值计算；

测点布置方法中，要求总压、总温测点均布。对于圆形管道，要求周向等角度均布、径向等半径均布；对于矩形管道，要求在长度和宽度上分别均布；

所述的测点布置方法中的各测点负责区域分界线选在两相邻测点中心线上；测点布置方法中，要求同一区域内布置相同数量的总温、总压测点。

所述的等熵指数k值计算中，对于空气k值与气流温度有关，对于燃气，k值与油气比和气流温度有关，采用经验气体动力学公式计算。

所述的速度系数λ及流量函数q(λ)计算中，λ、q(λ)值与总压、静压和k值有关，可采用通用的气体动力学公式计算。

所述的近似质量流量计算，质量流量质量流量与k、P^*、T、q(λ)以及单个测点负责区域面积A有关，C为常数。

1)测点布置方法中，包括总压P^*、静压P、总温T的测点布置。

2)测点布置方法中，要求总压、总温测点均布。对于圆形管道，要求周向等角度均布、径向等半径均布，如图3所示；对于矩形管道，要求在长度和宽度上分别均布，如图4所示。

3)测点布置方法中，各测点负责区域分界线选在两相邻测点中心线上。

4)测点布置方法中，要求同一区域内布置相同数量的总温、总压测点。

5)测点布置方法中，由于截面内不同静压通常差别较小，可近似用壁面附近的静压代替。

6)等熵指数k值计算中，对于空气k值与气流温度有关，对于燃气，k值与油气比和气流温度有关，可采用经验气体动力学公式计算。

7)速度系数λ及流量函数q(λ)计算中，λ、q(λ)值与总压、静压和k值有关，可采用通用的气体动力学公式计算。

8)近似质量流量计算，质量流量质量流量与k、P^*、T、q(λ)以及单个测点负责区域面积A有关，C为常数。

9)参数质量加权平均值计算，按公式计算出平均值P_av ^*。

本发明的优点是：本发明提出一种计算简单、精度高的获取质量加权平均值的方法，可实现不均匀流场中相关气动参数质量加权平均值计算，解决各测点位置质量流量不易获得的问题。其优点在于：计算方法简单、精度高，可实现各种流场中相关气动参数质量加权平均值计算。

附图说明

下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1为质量加权平均值计算方法流程图；

图2为圆形截面等环面均布测点及区域划分示意图；

图3为圆形截面等半径均布测点及区域划分示意图；

图4为矩形截面均布测点及区域划分示意图。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供了一种质量加权平均值计算方法，主要包括五个步骤，具体为：测点布置方法、等熵指数k值计算、速度系数λ及流量函数q(λ)计算、近似质量流量计算、参数质量加权平均值计算；

测点布置方法中，要求总压、总温测点均布。对于圆形管道，要求周向等角度均布、径向等半径均布；对于矩形管道，要求在长度和宽度上分别均布；

所述的测点布置方法中的各测点负责区域分界线选在两相邻测点中心线上；测点布置方法中，要求同一区域内布置相同数量的总温、总压测点。

所述的等熵指数k值计算中，对于空气k值与气流温度有关，对于燃气，k值与油气比和气流温度有关，采用经验气体动力学公式计算。

所述的速度系数λ及流量函数q(λ)计算中，λ、q(λ)值与总压、静压和k值有关，可采用通用的气体动力学公式计算。

所述的近似质量流量计算，质量流量质量流量与k、P^*、T、q(λ)以及单个测点负责区域面积A有关，C为常数。

1)测点布置方法中，包括总压P^*、静压P、总温T的测点布置。

2)测点布置方法中，要求总压、总温测点均布。对于圆形管道，要求周向等角度均布、径向等半径均布，如图3所示；对于矩形管道，要求在长度和宽度上分别均布，如图4所示。

3)测点布置方法中，各测点负责区域分界线选在两相邻测点中心线上。

4)测点布置方法中，要求同一区域内布置相同数量的总温、总压测点。

5)测点布置方法中，由于截面内不同静压通常差别较小，可近似用壁面附近的静压代替。

6)等熵指数k值计算中，对于空气k值与气流温度有关，对于燃气，k值与油气比和气流温度有关，可采用经验气体动力学公式计算。

7)速度系数λ及流量函数q(λ)计算中，λ、q(λ)值与总压、静压和k值有关，可采用通用的气体动力学公式计算。

8)近似质量流量计算，质量流量质量流量与k、P^*、T、q(λ)以及单个测点负责区域面积A有关，C为常数。

9)参数质量加权平均值计算，按公式计算出平均值P_av ^*。

Claims (5)

1.一种质量加权平均值计算方法，其特征在于：包括五个步骤，具体为：测点布置方法、等熵指数k值计算、速度系数λ及流量函数q(λ)计算、近似质量流量计算、参数质量加权平均值计算；

测点布置方法中，要求总压、总温测点均布；对于圆形管道，要求周向等角度均布、径向等半径均布；对于矩形管道，要求在长度和宽度上分别均布；所述的测点布置方法中的各测点负责区域分界线选在两相邻测点中心线上；测点布置方法中，要求同一区域内布置相同数量的总温、总压测点。

2.按照权利要求1所述的质量加权平均值计算方法，其特征在于：所述的等熵指数k值计算中，对于空气k值与气流温度有关，对于燃气，k值与油气比和气流温度有关，采用经验气体动力学公式计算。

3.按照权利要求1所述的质量加权平均值计算方法，其特征在于：所述的速度系数λ及流量函数q(λ)计算中，λ、q(λ)值与总压、静压和k值有关，可采用通用的气体动力学公式计算。

4.按照权利要求1所述的质量加权平均值计算方法，其特征在于：所述的近似质量流量计算，质量流量质量流量与k、P^*、T、q(λ)以及单个测点负责区域面积A有关，C为常数。

5.按照权利要求1所述的质量加权平均值计算方法，其特征在于：所述的质量加权平均值计算方法包括以下内容：

1)测点布置方法中，包括总压P^*、静压P、总温T的测点布置；

2)测点布置方法中，要求总压、总温测点均布；对于圆形管道，要求周向等角度均布、径向等半径均布，如图3所示；对于矩形管道，要求在长度和宽度上分别均布，如图4所示；

3)测点布置方法中，各测点负责区域分界线选在两相邻测点中心线上；

4)测点布置方法中，要求同一区域内布置相同数量的总温、总压测点；

5)测点布置方法中，由于截面内不同静压通常差别较小，可近似用壁面附近的静压代替；

6)等熵指数k值计算中，对于空气k值与气流温度有关，对于燃气，k值与油气比和气流温度有关，可采用经验气体动力学公式计算；

7)速度系数λ及流量函数q(λ)计算中，λ、q(λ)值与总压、静压和k值有关，可采用通用的气体动力学公式计算；

8)近似质量流量计算，质量流量质量流量与k、P^*、T、q(λ)以及单个测点负责区域面积A有关，C为常数；

9)参数质量加权平均值计算，按公式计算出平均值P_av ^*。