CN113483983B - 一种孔壁横流特性测定装置及其测定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种孔壁横流特性测定装置及其测定方法，该测定装置包括稳压测定主体、均压节流孔板、孔壁试验件、流量管、流量计、测压管、移动测量组件、压力传感器；所述稳压测定主体呈一端开口的桶状，将稳压测定主体的开口端记为第一工作端，将稳压测定主体上与第一工作端相对的一端记为第一气流端，所述稳压测定主体内部的空腔构成稳压腔体；所述均压节流孔板设置在稳压腔体内，所述均压节流孔板与第一气流端之间构成第一腔体。本发明能够在真实试验条件下，实现孔壁边界层内近壁区域流动连续式精细测量，快速建立横流速度、边界层与壁板压力分布等流动参数之间的相互关系，创新性地定性、定量地分析孔壁横流速度的分布和影响规律。

Description

一种孔壁横流特性测定装置及其测定方法

技术领域

本申请涉及风洞实验领域，具体为一种孔壁横流特性测定装置及其测定方法。更具体地，本申请提供一种用于风洞孔壁横流特性测试的稳压腔装置，及其测定方法，其能用于跨声速风洞试验段壁板的设计、矫正中，具有较高的应用价值。

背景技术

开孔壁板是跨声速风洞试验段的主要形式之一；在亚声速范围内，孔壁能够有效降低模型的堵塞干扰，减小气流速度修正量；在跨声速范围内，孔壁能够形成均匀的低超声速流场，并降低模型诱导的波反射干扰。而开孔形式和孔参数的确定是跨声速风洞设计的关键技术之一，直接影响到风洞的调试运行和洞壁干扰的评估修正。

其中，孔壁性能直接依赖于开孔区域的横流特性，即壁板两侧压差与穿孔横流速度之间的关系。由于开孔结构的复杂性，穿孔流动呈现出明显的非线性特征，主要表现在：零压差时的流量特性、正压-负压状态的差异特性，以及大压差状态下的高阶耦合特性。另外，由于开孔对表面边界层的抽吸影响，使孔壁横流特性的模拟预测及准确评估的难度极大。

针对上述问题，传统设计方法主要基于小扰线性假设确定穿孔流动阻力系数，进而评估开孔性能和干扰影响。但在风洞实际运行时，该前提假设并不成立，受沿壁板发展的边界层及主气流引射影响，使孔壁横流明显偏离线性模型，而壁板上千个孔的复杂结构使模拟预测在短期内无法实现。

因此，研究一种横流特性准确可靠的测试装置和/或方法就显得极为迫切，其对于风洞结构设计和运行使用都至关重要。

发明内容

本申请的发明目的在于：针对目前主要基于小扰线性假设确定穿孔流动阻力系数，进而评估开孔性能和干扰影响，其受沿壁板发展的边界层及主气流引射影响，使孔壁横流明显偏离线性模型，而壁板上千个孔的复杂结构使模拟预测在短期内无法实现的问题，提供一种孔壁横流特性测定装置及其测定方法。采用本申请，能够在真实试验条件下，获得指定开孔参数的横流特性曲线，不仅能够用于横流与压差、边界层之间的耦合影响研究，而且还可以为现有模型的实用性和适用范围评估提供可靠的验证平台。

为了实现上述目的，本申请采用如下技术方案：

一种孔壁横流特性测定装置，包括稳压测定主体、均压节流孔板、孔壁试验件、流量管、流量计、测压管、移动测量组件、压力传感器；

所述稳压测定主体呈一端开口、另一端封闭的桶状，将稳压测定主体的开口端记为第一工作端，将稳压测定主体的封闭端记为第一气流端，所述稳压测定主体内部的空腔构成稳压腔体；

所述均压节流孔板设置在稳压腔体内，所述均压节流孔板与第一气流端之间构成第一腔体且均压节流孔板能改善气流流动并使稳压腔体内压力均匀分布；

所述第一工作端用于嵌入式安装于风洞试验段内壁面且配合面密封，所述孔壁试验件设置在第一工作端的开口上，所述孔壁试验件的待测横流参数平面与稳压腔体内壁面齐平，所述孔壁试验件与均压节流孔板之间构成第二腔体且风洞试验段通过孔壁试验件与第二腔体连通；

所述流量管与第一腔体连通且通过流量管能向第一腔体内输入、输出气流以改变第二腔体内的气体压力，所述流量计设置在流量管上且流量计能流量管内的气体流量进行测量；

所述测压管与第二腔体连通，所述测压管的开口端与稳压腔体的内表面齐平且测压管能用于测定第二腔体内的压力；

所述移动测量组件包括测量驱动电机、移动测量支杆、气流速度探针；

所述测量驱动电机设置在稳压测定主体外侧，所述测量驱动电机与稳压测定主体的外壁相连且稳压测定主体能为测量驱动电机提供支撑；

所述移动测量支杆包括直线连接部、探针安装部，所述直线连接部呈直线型，所述直线连接部与探针安装部相连呈类L型；

所述直线连接部依次穿过稳压测定主体的第一气流端、均压节流孔板、孔壁试验件且直线连接部能分别相对稳压测定主体的第一气流端、均压节流孔板、孔壁试验件沿直线连接部的轴向移动，所述测量驱动电机与直线连接部相连且测量驱动电机通过直线连接部能带动移动测量支杆沿均压节流孔板所在平面的法向移动；

所述气流速度探针与移动测量支杆的探针安装部相连且气流速度探针能获取孔壁试验件壁面靠近风洞试验段一侧附近气流速度分量；

所述测压管、气流速度探针分别与压力传感器相连。

所述稳压测定主体沿垂直于其轴向的剖面呈圆形。

所述稳压测定主体包括第一圆管、第一半球面，所述第一圆管的直径与第一半球面直径相同，所述第一半球面与第一圆管相连为一体并构成一端开口的筒状结构，所述稳压测定主体的长径比≥3.5。

所述第一工作端通过外圈法兰盘设置于风洞试验段外壁面且配合面密封。

所述流量管与第一气流端相连。

所述孔壁试验件表面的孔为直孔或斜孔。

所述测压管的数量≥4，所述测压管均布于稳压腔体上且测压管的开口端与稳压腔体的内表面齐平。

所述气流速度探针为高精度5孔探针或高精度7孔探针。

还包括控制系统，所述流量计、测量驱动电机、压力传感器分别与控制系统相连。

一种基于前述孔壁横流特性测定装置的孔壁横流特性测定方法，包括如下步骤：

a、待孔壁横流特性测定装置安装完毕后，对孔壁横流特性测定装置进行压力管路的通气和气密性检测、移动测量支杆的运行平稳性检测；

b、待步骤a完成后，在风洞试验段内建立稳定的试验段流场，待试验段马赫数和总压稳定后，正式开始试验；

c、通过改变流量管内的气流流量，实现对第二腔体内压力的调节；通过测压管实时测量第二腔体内的压力，并根据测定的压力调节流量管内的气流流量，实现稳压腔体内的压力平衡，至第二腔体内的压力达到设定值；

d、待第二腔体内的压力达到设定值后，通过移动测量支杆调整气流速度探针的位置至设定值，并测量相应的当地法向速度、稳压腔体的气流流量和稳压腔体的腔内压力；

e、改变第二腔体内压力的目标值，开始下一阶梯的测试；

f、重复步骤e，直至测量完成；

g、待测量完成后，绘制横流速度沿壁板法向的分布曲线、横流特性曲线，完成孔壁横流特性曲线的绘制。

所述步骤a中，孔壁横流特性测定装置的安装过程如下：

i、将稳压测定主体通过法兰盘安装于风洞试验段侧壁上，并对法兰盘进行压紧密封；

j、将流量计与流量管相连，以测量第二腔体内的气体流量；

k、将孔壁试验件安装于稳压测定主体的第一工作端上；

l、将气流速度探针、测压管分别与压力传感器相连，用于进行压力测定；

完成孔壁横流特性测定装置的安装。

所述步骤g中，横流速度分布曲线的横坐标为气流速度探针的实时位置，纵坐标为无量纲化的横流速度；

横流特性曲线的横坐标为孔壁压差系数ΔC _P ，纵坐标为无量纲化的横流速度。

所述孔壁试验件在不同出入流状态下的孔壁压差系数ΔC _P 按照下式计算：

，

式中，

为风洞试验段来流静压；

为试验段来流速压，

，

为风洞试验段来流马赫数；

为稳压测定主体内平均压力，其计算公式如下：

，

式中，K为测压管的数量，P _i 为第i个测压管的压力测定值。

＞0时，表明风洞试验段的来流静压高于第二腔体中的压力，对应于风洞试验段内的气流进入第二腔体内；

=0时，表明孔壁两侧压差为零；

＜0时，表明风洞试验段的来流静压低于第二腔体中的压力，对应于第二腔体内的气流进入风洞试验段内。

通过流量计的流量测量反馈，多阶梯连续控制调整流量管末端中的气体流量，从而实现

的连续变化。

所述气流速度探针的测量头位于当地边界层外缘，边界层厚度为δ，设置步数为N，则气流速度探针的移动步长

；

移动测量支杆带动顶部顺流向安装的气流速度探针，获得孔壁试验件边界层外缘处的法向速度

，并以风洞试验段的来流速度

进行无量纲化，获得横流速度

，

计算公式如下：

，

横流速度

的矢量方向沿孔壁法向，

为风洞试验段的来流速度。

横流速度

的矢量方向与压差系数

一致。

前述方法在跨声速风洞试验段壁板测定中的应用。

用于测定开孔壁板中开孔参数的横流特性曲线，横流与压差、横流与边界层的耦合影响，中的一个或多个。

综上，本申请提供一种用于孔壁横流特性测试的稳压腔装置。其中，孔壁试验件嵌入式安装于风洞试验段内壁面，并与试验段内壁面齐平，配合面密封；稳压腔体中布置均压节流孔板，稳压测定主体“U”型结构底部布置流量管，通过改变流量管中的气体流量来改变稳压腔体压力；测量驱动电机安装于稳压腔体底部，能够带动移动测量支杆沿着孔壁试验件所在平面的法向移动；移动测量支杆顶部顺流向安装气流速度探针，用于获取孔壁试验件壁面附近气流速度分量。

本发明能够在真实试验条件下，实现孔壁边界层内近壁区域流动连续式精细测量，快速建立横流速度、边界层与壁板压力分布等流动参数之间的相互关系，创新性地定性、定量地分析孔壁横流速度的分布和影响规律。采用本发明，不仅为辨析孔壁边界层内横流速度分布及其随压差的变化特性、揭示边界层/孔壁横流非线性作用的复杂规律提供了试验验证和评估平台，也为风洞孔壁设计技术乃至非线性洞壁干扰修正技术的进一步发展提供了新的研究手段，极具基础研究和工程应用价值。

附图说明

图1为本发明提供的用于孔壁横流特性测试的稳压装置结构示意图。

图2为本发明提供的孔壁横流特性试验装置安装结构示意图。

图3为本申请提供的一种直孔壁试验件示意图。

图4为本申请提供的一种斜孔壁试验件示意图。

图5 试验来流参数示意图。

图6为直孔壁试验件横流速度分布曲线图。

图7为直孔壁试验件的横流特性曲线图。

图中标记：1、孔壁试验件，2、稳压测定主体，3、均压节流孔板，4、流量管，5、测压管，6、移动测量支杆，7、气流速度探针，8、风洞试验段的壁面，9、测量驱动电机，10、流量计。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

下面结合附图对本发明做具体的描述，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施，但不能理解为对本发明保护范围的限定。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语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，并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的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；术语“某种规律”、“一定数量”根据本领域技术人员实际需要确定。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

本实施例提供一种孔壁横流特性测定装置及其测定方法。其中，测定装置包括稳压测定主体2、均压节流孔板3、孔壁试验件1、流量管4、流量计10、测压管5、移动测量组件、压力传感器。

如图2所示，稳压测定主体2呈一端开口的桶状，沿其轴向的剖面呈U字型。为减弱或消除孔壁横流对稳压测定主体2内气流的扰动，稳压测定主体2设计为圆管与半球面焊接的组合体，长径比≥3.5。更具体地，稳压测定主体2采用第一圆管、第一半球面焊接而成，第一圆管的直径与第一半球面直径相同，第一半球面与第一圆管相连为一体并构成一端开口的筒状结构。

将稳压测定主体2的开口端记为第一工作端，将稳压测定主体2上与第一工作端相对的一端记为第一气流端（即第一气流段为采用第一板球面的一端），稳压测定主体2内部的空腔构成稳压腔体。如图1所示，在使用时，将稳压测定主体2的第一工作端通过外圈法兰盘安装于风洞试验段外壁面，配合面密封，密封方法包括但不限于密封圈、凝胶和腻子等方法。

均压节流孔板3设置在稳压腔体内，均压节流孔板3与第一气流端之间构成第一腔体。均压节流孔板3用以改善气流流动，并使稳压腔体内压力均匀分布。

本实施例中，第一工作端用于嵌入式安装于风洞试验段的内壁面8，且配合面密封；孔壁试验件1嵌入式安装于稳压测定主体2的开口端盖处，孔壁试验件1的待测横流参数平面与稳压腔体内壁面齐平，配合面密封。孔壁试验件1与均压节流孔板3之间构成第二腔体，风洞试验段内的气流能与第二腔体内的气流能相对流动。本实施例中，孔壁试验件1表面按某种规律分布一定数量的直孔或斜孔，如图3和图4所示，孔壁试验件1的开闭比λ根据要求进行设定。

流量管4与第一腔体连通，流量计10设置在流量管4上，通过流量计10能对流量管4内的气体流量进行测量。如图5所示，流量管4与第一气流端相连（流量管4安装于稳压测定主体2的“U”型结构底部），通过调整流量管4中的气体流量，能改变稳压腔体内的气体压力（即通过流量管4向第一腔体内输入、输出气体，能改变第二腔体内的气体压力）。

测压管5与第二腔体连通，测压管5的开口端与稳压腔体的内表面齐平，且测压管5能用于测定第二腔体内的压力。测压管5不少于4根，测压管5均布于稳压腔体上，且测压管5的开口端与稳压腔体的内壁齐平。

移动测量组件包括测量驱动电机9、移动测量支杆6、气流速度探针7。其中，测量驱动电机9设置在稳压测定主体2外侧，测量驱动电机9与稳压测定主体2的外壁相连，稳压测定主体2能为测量驱动电机9提供支撑。该结构中，测量驱动电机9设置于稳压测定主体2外侧，能够避免测量驱动电机9对稳压腔体内气流流场的影响。

移动测量支杆6包括直线连接部、探针安装部，直线连接部呈直线型，直线连接部与探针安装部相连呈类L型。如图所示，探针安装部构成类L型移动测量支杆6上较短的一段，直线连接部构成类L型移动测量支杆6上较长的一段，探针安装部可根据需求进行设定。直线连接部依次穿过稳压测定主体2的第一气流端、均压节流孔板3、孔壁试验件1，且直线连接部能分别相对稳压测定主体2的第一气流端、均压节流孔板3、孔壁试验件1沿直线连接部的轴向移动。同时，测量驱动电机9与直线连接部相连，测量驱动电机9通过直线连接部能带动移动测量支杆6沿均压节流孔板3所在平面的法向移动。该结构中，测量驱动电机9与直线连接部之间采用涡轮蜗杆结构进行传动，使直线连接部能沿孔壁试验件1表面法向移动，定位精度优于0.1mm。

气流速度探针7与移动测量支杆6的探针安装部相连，且气流速度探针7能获取孔壁试验件1壁面靠近风洞试验段一侧附近气流速度分量。本实施例中，移动测量支杆6顶部顺流向安装气流速度探针7，气流速度探针7可采用高精度的5孔探针或7孔探针。

本实施例中，测压管5、气流速度探针7分别与压力传感器相连。优选的是，还包括控制系统，流量计10、测量驱动电机9、压力传感器分别与控制系统相连。

孔壁横流特性通过孔壁的内、外压差和横流速度进行描述，对这些特征量进行准确测量，是开展孔壁横流特性验证与评估前提。

采用在0.6米跨声速风洞中进行的孔壁横流特性测量试验来说明本发明的具体使用方法。

试验前，将装置安装于风洞侧壁，具体操作如下：

第一步、将稳压测定主体2通过法兰盘安装于风洞试验段侧壁上，并利用橡胶圈对法兰盘进行压紧密封；

第二步、将流量管4与测试流量计10相连，用于测量第二腔体内的气体流量；

第三步、将孔壁试验件1安装于稳压测定主体2的第一工作端上；

第四步、将气流速度探针7、测压管5分别与压力传感器相连，用于测量相应位置的压力；

最后，对整个装置进行测试，包括压力管路的通气与气密性检测、移动测量支杆6的运行平稳性检测等。

试验中，采用定马赫数变压差的方式进行，主要步骤如下：

b、在风洞试验段内建立稳定的试验段流场，待试验段马赫数和总压稳定后，正式开始试验；

c、通过改变流量管4内的气流流量，实现对第二腔体内压力的调节；通过测压管5实时测量第二腔体内的压力，并根据测定的压力调节流量管4内的气流流量，实现稳压腔体内的压力平衡，至第二腔体内的压力达到设定值；

d、待第二腔体内的压力达到设定值且稳定后，通过移动测量支杆6调整气流速度探针7的位置至设定值，并测量相应的当地法向速度、稳压腔体的气流流量和稳压腔体的腔内压力；

e、改变第二腔体内压力的目标值，开始下一阶梯的测试；

f、重复步骤e，直至测量完成，关闭风洞。

试验结束后，绘制孔壁横流特性曲线，包括横流速度沿壁板法向的分布曲线（本实施例中，横流速度分布曲线即为横流速度沿壁板法向的分布曲线）、横流特性曲线。其中，横流速度分布曲线的横坐标为气流速度探针7的实时位置，纵坐标为无量纲化的横流速度；横流特性曲线的横坐标为孔壁压差系数ΔC _P ，纵坐标为无量纲化的横流速度。

在本实施例中，通过流量计10的流量测量反馈，多阶梯连续控制调整流量管4末端中的气体流量，从而实现

的连续变化。

孔壁试验件1在不同出入流状态下的孔壁压差系数

按照下式计算：

，

式中，

为风洞试验段来流静压；

为试验段来流速压，

，

为风洞试验段来流马赫数。

为稳压测定主体2内平均压力，其计算公式如下：

，

式中，K为测压管5的数量，P _i 为第i个测压管5的压力测定值。

＞0时，表明风洞试验段的来流静压高于第二腔体中的压力，对应于风洞试验段内的气流进入第二腔体内，即对应入流状态“In”；

=0时，表明孔壁两侧压差为零；

＜0时，表明风洞试验段的来流静压低于第二腔体中的压力，对应于第二腔体内的气流进入风洞试验段内，对应出流状态“Out”。

气流速度探针7的测量头位于当地边界层外缘，边界层厚度为δ，设置步数为N，则气流速度探针7的移动步长

；

移动测量支杆6带动顶部顺流向安装的气流速度探针7，获得孔壁试验件1边界层外缘处的法向速度

，并以风洞试验段的来流速度

进行无量纲化，获得横流速度

，

计算公式如下：

，

横流速度

的矢量方向沿孔壁法向，

为风洞试验段的来流速度。横流速度

的矢量方向与压差系数

一致。

气流速度探针7初始位置为当地边界层外缘，本实例中的边界层厚度δ=66mm，即气流速度探针7初始位置距离孔壁试验件1的孔壁表面66mm；设置步数N=18，通过步进控制测量驱动电机9，移动步长为

，驱动移动测量支杆6带动顶部顺流向安装的气流速度探针7，获得孔壁试验件1边界层外缘处的法向速度

，并以风洞试验段的来流速度

进行无量纲化，获得横流速度

。

在本实施例中，图6给出了直孔壁试验件沿法向的横流特性。孔径Φ为9mm，孔壁厚度H为8mm，开孔率11.4%，马赫数M=0.9，压差系数

=-0.050。该试验状态下，孔壁横流速度随着与孔壁表面距离的增大而迅速降低。

在本实施例中，图7给出了直孔壁试验件的横流特性曲线。孔径Φ为6mm，孔壁厚度H为8mm，开孔率11.4%，马赫数M=0.4、0.6和0.9。该试验状态下，M=0.40和0.6曲线过零特性较好，即压差为零时不存在穿孔流动；而对于M=0.90状态，边界层厚度较薄，压差为零时仍存在小量出流，因此直孔壁的横向流动趋向于出流。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (10)

1.一种孔壁横流特性测定装置，其特征在于，包括稳压测定主体、均压节流孔板、孔壁试验件、流量管、流量计、测压管、移动测量组件、压力传感器；

所述稳压测定主体呈一端开口、另一端封闭的桶状，将稳压测定主体的开口端记为第一工作端，将稳压测定主体的封闭端记为第一气流端，所述稳压测定主体内部的空腔构成稳压腔体；

所述均压节流孔板设置在稳压腔体内，所述均压节流孔板与第一气流端之间构成第一腔体且均压节流孔板能改善气流流动并使稳压腔体内压力均匀分布；

所述第一工作端用于嵌入式安装于风洞试验段内壁面且配合面密封，所述孔壁试验件设置在第一工作端的开口上，所述孔壁试验件的待测横流参数平面与稳压腔体内壁面齐平，所述孔壁试验件与均压节流孔板之间构成第二腔体且风洞试验段通过孔壁试验件与第二腔体连通；

所述流量管与第一腔体连通且通过流量管能向第一腔体内输入、输出气流以改变第二腔体内的气体压力，所述流量计设置在流量管上且流量计能流量管内的气体流量进行测量；

所述测压管与第二腔体连通，所述测压管的开口端与稳压腔体的内表面齐平且测压管能用于测定第二腔体内的压力；

所述移动测量组件包括测量驱动电机、移动测量支杆、气流速度探针；

所述测量驱动电机设置在稳压测定主体外侧，所述测量驱动电机与稳压测定主体的外壁相连且稳压测定主体能为测量驱动电机提供支撑；

所述移动测量支杆包括直线连接部、探针安装部，所述直线连接部呈直线型，所述直线连接部与探针安装部相连呈类L型；

所述直线连接部依次穿过稳压测定主体的第一气流端、均压节流孔板、孔壁试验件且直线连接部能分别相对稳压测定主体的第一气流端、均压节流孔板、孔壁试验件沿直线连接部的轴向移动，所述测量驱动电机与直线连接部相连且测量驱动电机通过直线连接部能带动移动测量支杆沿均压节流孔板所在平面的法向移动；

所述气流速度探针与移动测量支杆的探针安装部相连且气流速度探针能获取孔壁试验件壁面靠近风洞试验段一侧附近气流速度分量；

所述测压管、气流速度探针分别与压力传感器相连。

2.根据权利要求1所述孔壁横流特性测定装置，其特征在于，所述稳压测定主体包括第一圆管、第一半球面，所述第一圆管的直径与第一半球面直径相同，所述第一半球面与第一圆管相连为一体并构成一端开口的筒状结构，所述稳压测定主体的长径比≥3.5。

3.根据权利要求1所述孔壁横流特性测定装置，其特征在于，所述孔壁试验件表面的孔为直孔或斜孔。

4.根据权利要求1所述孔壁横流特性测定装置，其特征在于，所述测压管的数量≥4，所述测压管均布于稳压腔体上且测压管的开口端与稳压腔体的内表面齐平。

5.根据权利要求1所述孔壁横流特性测定装置，其特征在于，还包括控制系统，所述流量计、测量驱动电机、压力传感器分别与控制系统相连。

6.一种基于权利要求1~5任一项所述孔壁横流特性测定装置的孔壁横流特性测定方法，其特征在于，包括如下步骤：

a、待孔壁横流特性测定装置安装完毕后，对孔壁横流特性测定装置进行压力管路的通气和气密性检测、移动测量支杆的运行平稳性检测；

b、待步骤a完成后，在风洞试验段内建立稳定的试验段流场，待试验段马赫数和总压稳定后，正式开始试验；

c、通过改变流量管内的气流流量，实现对第二腔体内压力的调节；通过测压管实时测量第二腔体内的压力，并根据测定的压力调节流量管内的气流流量，实现稳压腔体内的压力平衡，至第二腔体内的压力达到设定值；

d、待第二腔体内的压力达到设定值后，通过移动测量支杆调整气流速度探针的位置至设定值，并测量相应的当地法向速度、稳压腔体的气流流量和稳压腔体的腔内压力；

e、改变第二腔体内压力的目标值，开始下一阶梯的测试；

f、重复步骤e，直至测量完成；

g、待测量完成后，绘制横流速度沿壁板法向的分布曲线、横流特性曲线，完成孔壁横流特性曲线的绘制。

7.根据权利要求6所述孔壁横流特性测定方法，其特征在于，所述步骤a中，孔壁横流特性测定装置的安装过程如下：

i、将稳压测定主体通过法兰盘安装于风洞试验段侧壁上，并对法兰盘进行压紧密封；

j、将流量计与流量管相连，以测量第二腔体内的气体流量；

k、将孔壁试验件安装于稳压测定主体的第一工作端上；

l、将气流速度探针、测压管分别与压力传感器相连，用于进行压力测定；

完成孔壁横流特性测定装置的安装。

8.根据权利要求6所述孔壁横流特性测定方法，其特征在于，所述步骤g中，横流速度分布曲线的横坐标为气流速度探针的实时位置，纵坐标为无量纲化的横流速度；

横流特性曲线的横坐标为孔壁压差系数ΔC _P ，纵坐标为无量纲化的横流速度。

9.根据权利要求8所述孔壁横流特性测定方法，其特征在于，所述孔壁试验件在不同出入流状态下的孔壁压差系数ΔC _P 按照下式计算：

，

式中，

为风洞试验段来流静压；

为试验段来流速压，

，

为风洞 试验段来流马赫数；

为稳压测定主体内平均压力，其计算公式如下：

，

式中，K为测压管的数量，P _i 为第i个测压管的压力测定值；

＞0时，表明风洞试验段的来流静压高于第二腔体中的压力，对应于风洞试验段内 的气流进入第二腔体内；

=0时，表明孔壁两侧压差为零；

＜0时，表明风洞试验段的来流静压低于第二腔体中的压力，对应于第二腔体内的 气流进入风洞试验段内。

10.根据权利要求8所述孔壁横流特性测定方法，其特征在于，所述气流速度探针的测 量头位于当地边界层外缘，边界层厚度为δ，设置步数为N，则气流速度探针的移动步长

；

移动测量支杆带动顶部顺流向安装的气流速度探针，获得孔壁试验件边界层外缘处的 法向速度

，并以风洞试验段的来流速度

进行无量纲化，获得横流速度

，

计算公式如 下：

，

横流速度

的矢量方向沿孔壁法向，

为风洞试验段的来流速度。

Images