CN106338399B - 一种跨超音速总静压探针测量真值的计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种跨超音速总静压探针测量真值的计算方法，属于发动机喷管气动试验领域。利用已知的风洞校准数据采用迭代方法求解,先获得已知数据：试验中探针的实测总压P_t ^/再采用迭代方式求解。设定试验中探针真实总压P_t已知，求得的值；由Ma与σ_t的关系可得试验中探针真实气流马赫数Ma^/，由Ma^/及P_t的对应关系式可得试验中探针真实静压P_s，同样由Ma^/与σ_s的关系可得试验中探针的静压恢复系数σ_s ^/，那么P_s ^//＝P_s·σ_s ^/可求得下一个试验中探针实测静压P_s ^//。当|P_s ^//‑P_s ^/|＜δ时，δ为计算精度，由用户自己设定；则P_t为试验中探针真实总压，P_s为试验中探针真实静压。当|P_s ^//‑P_s ^/|＞δ时，重复迭代计算直到达到所需的计算精度δ；本计算方法逻辑合理、计算精度高、效率高、实用性好，具有较大的实用价值。

Description

一种跨超音速总静压探针测量真值的计算方法

技术领域

本发明属于发动机喷管气流试验技术领域，具体涉及一种跨超音速总静压探针测量真值的计算方法。

背景技术

进行发动机喷管试验时,有时需测量喷管出口气流的总压和静压。由于喷管出口气流速度一般为跨超音速，因此，通常采用跨超音速总压静压探针来测量喷管出口气流的总静压。将探针置于超音速气流中，会在探针头部产生附体激波，探针测量值实际为激波后的数据，我们希望测得激波前的数据，而激波前后的数据有很大差别。若气流为跨音速且马赫数小于1时，虽然不会在探针头部产生激波，但会产生压缩波，会干扰探针的测量。根据风洞数据，马赫数大于0.6，静压探针测量开始出现偏差；马赫数大于1，总压探针测量开始出现偏差。因此，在跨超音速气流中，探针的测量值不是真实值。所以，问题为如何由探针实测值获得测量真实值。通常做法是，将探针置于风洞中进行校准，通过求解校准数据来获得探针测量真实值。

发明内容

本发明的目的：一种跨超音速总静压探针测量真值的计算方法，利用已知的风洞校准数据采用迭代方法求解，其计算方法如下：

a)获得已知校准数据：风洞总压P₀、风洞静压P_∞、风洞气流马赫数Ma、风洞中探针实测总压P_tw、风洞中探针实测静压P_sw；

获得试验中数据：试验中探针的实测总压P_t ^/、试验中探针实测静压P_s ^/；

b)设定试验中探针真实总压P_t已知，求得的值；

c)根据风洞气流马赫数Ma与风洞中探针总压恢复系数σ_t的对应关系，采用插值和曲线拟合的方法得到试验中探针真实气流马赫数Ma^/；

d)根据公式求得此时试验中探针真实静压P_s，

e)由步骤c得到试验中探针真实气流马赫数Ma^/，对照试验中探针真实气流马赫数Ma^/与风洞中探针静压恢复系数σ_s的对应关系，可得此时试验中探针的静压恢复系数σ_s ^/；

f)根据公式P_s ^//＝P_s·σ_s ^/，可以计算下一个试验中探针实测静压P_s ^//,

g)设定所需的计算精度δ，

当|P_s ^//-P_s ^/|＜δ时，输出此时对应的试验中探针真实总压P_t及试验中探针真实静压P_s；

h)当|P_s ^//-P_s ^/|＞δ时，重复步骤b、步骤c、步骤d、步骤e、步骤f及步骤g，直到达到所需的计算精度δ。

本发明技术的有益效果：一种跨超音速总静压探针测量真值的计算方法逻辑合理、计算精度高、效率高、实用性好，易于推广应用，具有较大的实用价值。

附图说明

图1为本发明一种跨超音速总静压探针测量真值的计算方法的一优选实施例的求解流程图。

其中，P₀-风洞总压，P_∞-风洞静压，Ma-风洞气流马赫数，Ma^/-试验中探针真实气流马赫数，P_t-试验中探针真实总压，P_t ^/-试验中探针的实测总压，P_s ^/-试验中探针实测静压，P_s-试验中探针真实静压，P_tw-风洞中探针实测总压，P_sw-风洞中探针实测静压，σ_t-风洞中探针总压恢复系数，σ_s-风洞中探针静压恢复系数，σ_s ^/-试验中探针的静压恢复系数，k-绝热指数。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明，请参阅图1所示；

一种跨超音速总静压探针测量真值的计算方法，利用已知的风洞校准数据采用迭代方法求解；

由于探针在跨超音速气流中的实测值与真值的偏差与气流速度有关，而与压力、温度无关，获得已知数据：风洞总压P₀、风洞静压P_∞、风洞气流马赫数Ma、风洞中探针实测总压P_tw、风洞中探针实测静压P_sw；先给出两个定义：

1)风洞中探针静压恢复系数σ_s，数值上等于风洞中探针实测静压P_sw与风洞静压P_∞之比。

2)风洞中探针总压恢复系数σ_t，数值上等于风洞中探针实测总压P_tw与风洞总压P₀之比。

3)采用迭代方式求解，设定试验中探针真实总压P_t已知，求得的值。由Ma与σ_t的关系可得试验中探针真实气流马赫数Ma^/，由Ma^/及P_t的对应关系式可得试验中探针真实静压P_s，同样由Ma^/与σ_s的关系可得试验中探针的静压恢复系数σ_s ^/，那么P_s ^//＝P_s·σ_s ^/可求得下一个试验中探针实测静压P_s ^//。当|P_s ^//-P_s ^/|<δ时，δ为计算精度，由用户自己设定；若满足设定精度，则P_t为试验中探针真实总压，P_s为试验中探针真实静压。当|P_s ^//-P_s ^/|＞δ时，重复迭代计算直到达到所需的计算精度δ。

进行喷管试验时，在测控程序中按此方法编程，即可实时测量喷管出口气流的总压及静压，有效提高计算精度与试验效率。

本发明一种跨超音速总静压探针测量真值的计算方法逻辑合理、计算精度高、效率高、实用性好，易于推广应用，具有较大的实用价值。

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (1)

1.一种跨超音速总静压探针测量真值的计算方法，其特征在于：利用已知的风洞校准数据采用迭代方法求解，其计算方法如下：

a)获得已知校准数据：风洞总压P₀、风洞静压P_∞、风洞气流马赫数Ma、风洞中探针实测总压P_tw、风洞中探针实测静压P_sw；

获得试验中数据：试验中探针的实测总压P_t ^/、试验中探针实测静压P_s ^/；

b)设定试验中探针真实总压P_t已知，求得的值；

c)根据风洞气流马赫数Ma与风洞中探针总压恢复系数σ_t的对应关系，采用插值和曲线拟合的方法得到试验中探针真实气流马赫数Ma^/；

d)根据公式求得此时试验中探针真实静压P_s，

e)由步骤c得到试验中探针真实气流马赫数Ma^/，对照试验中探针真实气流马赫数Ma^/与风洞中探针静压恢复系数σ_s的对应关系，可得此时试验中探针的静压恢复系数σ_s ^/；

f)根据公式P_s ^//＝P_s·σ_s ^/，可以计算下一个试验中探针实测静压P_s ^//,g)设定所需的计算精度δ，

当|P_s ^//-P_s ^/|＜δ时，输出此时对应的试验中探针真实总压P_t及试验中探针真实静压P_s；

h)当|P_s ^//-P_s ^/|＞δ时，重复步骤b、步骤c、步骤d、步骤e、步骤f及步骤g，直到达到所需的计算精度δ。