CN110455229B - 进气流量管附面层厚度的测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的进气流量管附面层厚度的测量方法，属于进气流量管附面层厚度测量领域。本发明通过进行进气流量管内总压现场测试试验，测量进气流量管内总压值；采用总压探针测量进气流量管内总压，通过总压值拟合曲线，对拟合出的三次总压值拟合曲线方程进行一阶求导，求导得到的二次曲线方程为0的测点即为附面层厚度的位置，即实现采用进气流量管内总压测量值对附面层厚度进行测量。本发明具有测试点布置少、测量参数少、测算方法简便的优点。

Description

进气流量管附面层厚度的测量方法
技术领域
本发明属于进气流量管附面层厚度测量领域，涉及一种进气流量管附面层厚度的测量方法。
背景技术
航空发动机在室内试车时，由于气流的粘性作用影响，发动机进气流量管内表面存在一定的速度梯度，在近壁面低速明显的区域为附面层，进气流量管的附面层厚度直接影响进气道内气流的流通面积，进而影响进气流量管的流量系数，因此，附面层厚度的准确测量对航空发动机室内试车时空气流量的计算具有重要意义。
目前国外对于进气流量管附面层厚度的测算主要通过进气流量截面总压、静压参数的测试，通过总静压值计算进气流量管速度，并通过核心区速度的99％进行附面层厚度的测算。国内目前对于进气流量管附面层厚度的测算方法与国外相同，均是通过总静压计算速度方法来测算。
航空发动机在室内试车时，由于气流的粘性作用影响，发动机进气流量管内表面存在一定的速度梯度，在近壁面低速明显的区域为附面层，进气流量管的附面层厚度直接影响进气道内气流的流通面积，进而影响进气流量管的流量系数，因此，附面层厚度的准确测量对航空发动机室内试车时空气流量的计算具有重要意义。
发明内容
本发明公开的进气流量管附面层厚度的测量方法要求解决的技术问题是：采用进气流量管内总压值对附面层厚度进行测量，具有测试点布置少、测量参数少、测算方法简便的优点。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的。
本发明公开的进气流量管附面层厚度的测量方法，通过进行进气流量管内总压现场测试试验，测量进气流量管内总压值；采用总压探针测量进气流量管内总压，通过总压值拟合曲线，对拟合出的三次总压值拟合曲线方程进行一阶求导，求导得到的二次曲线方程为0的测点即为附面层厚度的位置，即实现采用进气流量管内总压值对附面层厚度进行测量。
本发明公开的进气流量管附面层厚度的测量方法，包括如下步骤：
步骤一、进行进气流量管内总压现场测试试验，测量进气流量管内总压值。
步骤1.1：进气流量管内总压测试点布置：附面层总压测点≥6个，核心区总压测点≥5个，附面层总压测点和核心区总压测点编号，编号为1#～i#。
步骤1.2：安装进气总压传感器，安装截面为距离l＝(0.5～1.5)D，其中D为进气流量管直径。
步骤1.3：采集进气总压传感器测量值，采集时间＞1min，得到各测点的总压值Pi *。
步骤二、采用总压探针测量进气流量管内总压，通过总压值拟合曲线，对拟合出的三次总压值拟合曲线方程进行一阶求导，求导得到的二次曲线方程为0的测点即为附面层厚度的位置，即实现采用进气流量管内总压值对附面层厚度进行测量。
步骤2.1：计算各测点总压平均值：将采集的总压值进行平均，得到各测点总压平均值
Figure GDA0002853784450000021
步骤2.2：根据步骤2.1得到的各测点总压平均值
Figure GDA0002853784450000022
绘制总压曲线；
步骤2.2：根据步骤2.2绘制的总压曲线拟合三次曲线方程为y＝ax3+bx2+cx+d，得到总压平均值
Figure GDA0002853784450000023
的曲线拟合方程。
步骤2.4：求总压曲线的导数：求三次曲线方程y＝ax3+bx2+cx+d的导数y'＝a'x2+b'x+c'；
步骤2.5：确定附面层位置：求导步骤2.4中y'值为0的点，所述总压测点位置即为附面层厚度的测点位置，即实现采用进气流量管内总压值对附面层厚度进行测量。
有益效果：
本发明公开的进气流量管附面层厚度的测量方法对进气流量管的附面层厚度进行测量，通过进行进气流量管内总压现场测试试验，测量进气流量管内总压值；采用总压探针测量进气流量管内总压，通过总压值拟合曲线，对拟合出的三次总压值拟合曲线方程进行一阶求导，求导得到的二次曲线方程为0的测点即为附面层厚度的位置，即实现采用进气流量管内总压值对附面层厚度进行测量。本发明只需要测试进气流量管内总压值，通过总压拟合曲线进行附面层厚度的测量，能够解决进气流量管附面层厚度的测量问题，具有测试点布置少、测量参数少、测算方法简便的优点。
附图说明
图1本发明公开进气流量管附面层厚度的测量方法流程示意图；
图2总压拟合曲线图。
具体实施方式
为了更好的说明本发明的目的和优点，下面结合附图和实例对发明内容做进一步说明。
如图1所示，本实施例公开的进气流量管附面层厚度的测量方法，包括进气流量管内总压现场测试试验，数据处理及分析。以直径为905mm的进气流量管为例，对进气流量管内总压现场测试试验，数据处理及分析过程进行说明。
步骤一、进行进气流量管内总压现场测试试验，测量进气流量管内总压值。
步骤1.1：进气流量管内总压测试点布置：附面层总压测点6个，核心区总压测点5个，附面层总压测点和核心区总压测点编号为1#、2#、3#、4#、5#、6#、7#、8#、9#、10#、11#，测点位置见表1。
步骤1.2：安装进气总压传感器，安装截面为距离l＝905mm。
步骤1.3：采集进气总压传感器测量值，采集时间2min，得到各测点的总压值Pi *。
步骤二、采用总压探针测量进气流量管内总压，通过总压值拟合曲线，对拟合出的三次总压值拟合曲线方程进行一阶求导，求导得到的二次曲线方程为0的测点即为附面层厚度的位置，即实现采用进气流量管内总压值对附面层厚度进行测量。
步骤2.1：计算各测点总压平均值：将采集的总压值进行平均，得到各测点总压平均值
Figure GDA0002853784450000031
测量结果见表2。
步骤2.2：根据步骤2.1得到的各测点总压平均值
Figure GDA0002853784450000032
绘制总压曲线如图2所示。
步骤2.2：根据步骤2.2绘制的总压曲线拟合三次曲线方程为y＝0.044x3-6.069x2+261.9x+95681，得到总压平均值
Figure GDA0002853784450000033
的曲线拟合方程。
步骤2.4：求总压曲线的导数：求三次曲线方程y＝0.044x3-6.069x2+261.9x+95681的导数y'＝0.132x2-12.138x+261.9；
步骤2.5：确定附面层位置：求导步骤2.4中y'值为0的点，该总压测点位置即为附面层厚度的测点位置，即实现采用进气流量管内总压值对附面层厚度进行测量，测点位置为33.5mm时，y'为0，得到905mm进气流量管附面层厚度为33.5mm。
表1测点位置说明
Figure GDA0002853784450000034
表2进气流量管附面层总压测试结果
Figure GDA0002853784450000035
续表2进气流量管附面层总压测试结果
Figure GDA0002853784450000036
以上所述的具体描述，对发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.进气流量管附面层厚度的测量方法，其特征在于：包括如下步骤，
步骤一、进行进气流量管内总压现场测试试验，测量进气流量管内总压值；
步骤二、采用总压探针测量进气流量管内总压，通过总压值拟合曲线，对拟合出的三次总压值拟合曲线方程进行一阶求导，求导得到的二次曲线方程为0的测点即为附面层厚度的位置，即实现采用进气流量管内总压值对附面层厚度进行测量。
2.如权利要求1所述的进气流量管附面层厚度的测量方法，其特征在于：步骤一实现方法为，
步骤1.1：进气流量管内总压测试点布置：附面层总压测点≥6个，核心区总压测点≥5个，附面层总压测点和核心区总压测点编号，编号为1#～i#；
步骤1.2：安装进气总压传感器，安装截面为距离l＝(0.5～1.5)D，其中D为进气流量管直径；
步骤1.3：采集进气总压传感器测量值，采集时间＞1min，得到各测点的总压值Pi *。
3.如权利要求1或2所述的进气流量管附面层厚度的测量方法，其特征在于：步骤二实现方法为，
步骤2.1：计算各测点总压平均值：将采集的总压值进行平均，得到各测点总压平均值
Figure FDA0002855090280000011
步骤2.2：根据步骤2.1得到的各测点总压平均值
Figure FDA0002855090280000012
绘制总压曲线；
步骤2.2：根据步骤2.2绘制的总压曲线拟合三次曲线方程为y＝ax3+bx2+cx+d，得到总压平均值
Figure FDA0002855090280000013
的曲线拟合方程；
步骤2.4：求总压曲线的导数：求三次曲线方程y＝ax3+bx2+cx+d的导数y'＝a'x2+b'x+c'；
步骤2.5：确定附面层位置：求导步骤2.4中y'值为0的点，所述总压测点位置即为附面层厚度的测点位置，即实现采用进气流量管内总压值对附面层厚度进行测量。
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