[发明专利]一种风洞试验气流平均速度测量装置及测量方法

说明书

本发明公开了一种风洞试验气流平均速度测量装置及测量方法。该装置包括从前至后依次连接的排杆、排杆固定件和支杆转接件；排杆的前端为圆柱或台阶圆柱，支杆转接件固定连接风洞模型支撑机构；排杆位于风洞试验段侧壁的观察窗外边界内。该方法通过高速摄影拍摄安装在不同位置的排杆前端形成脱体激波过程，经过照片判读，得到不同位置排杆头部端头脱体激波形成时刻，通过数据处理，获得风洞试验气流的平均速度。该装置和方法简便易行，精准度高，能够推广应用于高速和超高速风洞。

技术领域

本发明属于风洞试验设备领域，具体涉及一种风洞试验气流平均速度测量装置及测量方法。

背景技术

在高超声速风洞设备中，试验气流的速度是表征流场参数一个重要参数指标。在激波风洞和高焓膨胀管风洞中，常用的测量试验气流速度有两种方式，一种是直接测量方法，如使用PIV(粒子测速)、TDLAS(可调谐激光吸收光谱)、PLIF(激光诱导荧光)以及ZL202021540155.1实用新型公布的排架(压力测量)进行测速；另外一种是间接测量方法方法,即使用直接测量得到的其他气流参数通过计算间接得到试验气流速度，如通过流场皮托压力、总温、总压等参数来计算试验气流的速度。

在直接测量方法中，当采用PIV进行试验气流速度测量时，对于超高速风洞，PIV示踪粒子的跟随性较差，由此导致试验气流速度测量不确定度相对较大。当采用TDLAS进行试验气流速度测量时，需要对试验气流中的特定组分的吸收光谱进行测量，该方法并非对所有气体的气流速度测量都适用。当采用PLIF进行试验气流速度测量时，在试验气流速度极高时，通常试验气流的温度亦相对较高，可能导致采用示踪分子离解，致使PLIF测速的方法失效。当采用ZL202021540155.1实用新型公布的排架进行测速时，传感器的响应差别以及数据判读时人为误差均会影响测量结果，导致气流速度测量不确定度增加。

在间接测量方法中，由于高温气体效应等影响，在计算过程中会引入较大的不确定度。

发明内容

本发明所要解决的一个技术问题是提供一种风洞试验气流平均速度测量装置，本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种风洞试验气流平均速度测量方法。

本发明的风洞试验气流平均速度测量装置，其特点是，所述的试验气流平均速度测量装置包括从前至后依次连接的排杆、排杆固定件和支杆转接件；

所述的排杆包括从上至下并列排列的一组长度不同的排杆，排杆的数量为N，N≥2；排杆的前端为圆柱，圆形端面的边沿倒圆；排杆的轴线与风动轴线平行；排杆位于风洞试验段侧壁的观察窗外边界内；

所述的排杆固定件为矩形块Ⅰ，内部设置有与排杆一一对应的通孔，排杆插入通孔并固定，排杆固定件的前段设置有迎向风洞试验气流的尖劈；

所述的支杆转接件的前端为固定端，固定端固定连接排杆固定件的后端，支杆转接件的后端为支杆段，支杆段固定连接风洞模型支撑机构；支杆转接件上设置有水平基准面。

进一步地，所述的排杆的前端为台阶圆柱，台阶圆柱的前后两个台阶边沿均倒圆。

进一步地，所述的排杆的长度由上至下逐渐增大，或者由上至下逐渐减小，或者中间长、上下交错缩短。

进一步地，所述的排杆为实心圆杆构件，从前至后依次包括平直圆柱段Ⅰ、平直圆柱段Ⅱ、锥段、平直圆柱段Ⅲ、平直圆柱段Ⅳ和螺纹段，螺纹段的后端开有内六角孔；平直圆柱段Ⅰ的直径D1大于平直圆柱段Ⅱ的直径D2，平直圆柱段Ⅲ的直径D3大于平直圆柱段Ⅳ的直径D4，平直圆柱段Ⅳ的直径D4等于螺纹段的直径D5；螺纹段具有配装的圆螺母，圆螺母的边缘开有用于螺丝刀拧紧圆螺母的缺口；