[发明专利]一种亚声速风洞可压缩流体扰动模态测量结果解算方法

权利要求书

1.一种亚声速风洞可压缩流体扰动模态测量结果解算方法，其特征在于，所述的测量结果解算方法获得了亚声速风洞可压缩流体中的扰动模态及流场基本物理量声模态与涡模态分量的具体表达式，并利用热线风速仪测量结果对扰动模态及流场基本物理量声模态与涡模态分量的量值进行了求解；

所述的测量结果解算方法包括以下步骤：

a.将一维热线探针安装在支杆上，并将支杆固定在夹持机构上，将整个夹持机构安装在待测亚声速风洞试验段中；

b.开启待测亚声速风洞，在来流马赫数M下，利用热线风速仪对亚声速风洞试验段流场脉动量进行测量，获得质量流量脉动总温脉动及质量流量脉动与总温脉动的互相关量m为来流质量流量，T₀为来流总温，Δ表示脉动值，^-表示平均值；

c.亚声速风洞可压缩流动为等熵流动，熵模态为0；

d.对声模态与涡模态的量值进行求解，声模态与涡模态的表达式为：

以上两式中，P为声模态，ω为涡模态，γ为比热比，α与β为与马赫数和比热比有关的参数，表达式为：

根据以上表达式，求解声模态与涡模态的均方根值，获得声模态与涡模态的量值；

d1.声模态与涡模态的基本定义式如下：

式中，p为来流静压，u为来流速度；

d2.质量流量脉动与密度脉动和速度脉动的关系为：

d3.总温脉动与静温脉动和速度脉动的关系为：

d4.理想气体状态方程脉动量形式为：

d5.等熵关系式脉动量形式为：

d6.对d2～d5中的方程进行联立求解，得到速度脉动及压力脉动的具体表达式为：

根据d1中声模态及涡模态的定义，得到声模态与涡模态的具体表达式为：

e.对流场基本物理量声模态与涡模态分量的量值进行求解，其中，速度脉动声模态与涡模态分量的表达式为：

总温脉动声模态与涡模态分量的表达式为：

密度脉动只有声模态分量，表达式为：

静温脉动只有声模态分量，表达式为：

以上各式中，u为来流速度，ρ为来流密度，T为来流静温；

根据以上表达式，分别求解流场基本物理量声模态与涡模态分量的均方根值，获得流场基本物理量声模态与涡模态分量的量值，完成亚声速风洞可压缩流体扰动模态测量结果解算；

e1.速度脉动包括速度脉动的声模态分量与速度脉动的涡模态分量，关系式如下：

式中，下角标P代表声模态分量，下角标ω代表涡模态分量；

e2.总温脉动包括总温脉动的声模态分量与总温脉动的涡模态分量，关系式如下：

e3.根据d3中的表达式，总温脉动声模态分量为：

式中，静温脉动声模态分量与速度脉动声模态分量的关系为：

e4.由于静温脉动无涡模态分量，即根据d3中的表达式，总温脉动涡模态分量为：

e5.对e1～e4中的方程进行联立求解，并根据d6中速度脉动的表达式，得到速度脉动声模态与涡模态分量及总温脉动声模态与涡模态分量的具体表达式为：

e6.等熵流动中密度脉动与静温脉动均只有声模态分量，密度脉动与静温脉动声模态分量即为对应的脉动量，通过对d2～d5中的方程进行联立求解，得到密度脉动与静温脉动的具体表达式为：