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高超声速风洞自由来流扰动热线测量技术

航空学报 2024年第10期45卷 48-61页

作者：熊有德李创创张振辉吴杰华中科技大学航空航天学院武汉430074 空天飞行空气动力科学与技术全国重点实验室绵阳621000

高超声速来流扰动的类型和幅值对边界层转捩、激波/边界层干扰等流动现象有着重要影响。然而,目前对高超声速风洞背景扰动的了解极其有限,限制了相关问题研究。针对这一现状,使用高温热线高过热比和常规热线变过热比两种方法对华中科技... 详细信息

高超声速来流扰动的类型和幅值对边界层转捩、激波/边界层干扰等流动现象有着重要影响。然而,目前对高超声速风洞背景扰动的了解极其有限,限制了相关问题研究。针对这一现状,使用高温热线高过热比和常规热线变过热比两种方法对华中科技大学马赫数为6的高超声速风洞中的自由流扰动开展了热线测量。两种方法得到的扰动幅值相对误差不超过15%,不同雷诺数质量流量和总温脉动归一化脉动均方根值分别在0.77%~1.25%和0.1%~0.18%。结合可压缩热线扰动图的方法验证了常规风洞中声波扰动占主导地位的假设,同时测得声波扰动方向约为120°~140°,对应声源速度约为0.67~0.78倍自由流速度。此外,基于高温热线的质量流量频谱,获得了40 kHz以下自由流声波静压扰动频谱,发现10 kHz以下低频部分扰动幅值约为10-8量级,而高频部分则发生-5/3斜率的滚降。本研究证实了可压缩热线测量技术应用于高超声速风洞自由流扰动测量的可行性,得到了扰动类型以及幅值的频域分布特性。

关键词：高超声速风洞来流扰动恒温热线风速仪模态分解可压缩流动

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高超声速风洞自由来流扰动热线测量技术研究

航空学报 2023年

作者：熊有德李创创张振辉吴杰空气动力学国家重点实验室华中科技大学航空航天学院

高超声速来流扰动的类型和幅值对边界层转捩、激波/边界层干扰等流动现象有着重要的影响。然而，目前对高超声速风洞背景扰动的了解极其有限，限制了相关问题研究。针对这一现状，使用高温热线高过热比和常规热线变过热比两种方法对华... 详细信息

高超声速来流扰动的类型和幅值对边界层转捩、激波/边界层干扰等流动现象有着重要的影响。然而，目前对高超声速风洞背景扰动的了解极其有限，限制了相关问题研究。针对这一现状，使用高温热线高过热比和常规热线变过热比两种方法对华中科技大学马赫六高超声速风洞中的自由流扰动开展了热线测量。两种方法得到的扰动幅值相对误差不超过15%，不同雷诺数质量流量和总温脉动归一化脉动均方根值分别在0.77%～1.25%和0.1%～0.18%间。结合可压缩热线扰动图的方法验证了常规风洞中声波扰动占主导地位的假设，同时测得声波扰动方向约为120°～140°，对应声源速度约为0.67～0.78倍自由流速度。此外，基于高温热线的质量流量频谱，获得了40 kHz以下自由流声波静压扰动频谱，发现10kHz以下低频部分扰动幅值约为10-8量级，而高频部分则发生-5/3斜率的滚降。本研究证实了可压缩热线测量技术应用于高超声速风洞自由流扰动测量的可行性，得到了扰动类型以及幅值的频域分布特性。

关键词：高超声速风洞来流扰动恒温热线风速仪模态分解

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可压缩流湍流度变热线过热比测量方法

航空学报 2017年第11期38卷 58-69页

作者：杜钰锋林俊马护生熊能中国空气动力研究与发展中心绵阳621000

开展了可压缩流中湍流度测量技术的研究,以满足高速风洞高精度试验能力的需求。以对流换热规律为基础,从理论上对可压缩流中热线金属丝热平衡关系式进行了推导,以此为基础,详细推导了恒温热线风速仪的响应关系式,得到了质量流量和总温... 详细信息

开展了可压缩流中湍流度测量技术的研究,以满足高速风洞高精度试验能力的需求。以对流换热规律为基础,从理论上对可压缩流中热线金属丝热平衡关系式进行了推导,以此为基础,详细推导了恒温热线风速仪的响应关系式,得到了质量流量和总温灵敏度系数的显式表达式,建立了可压缩流中湍流度的求解方法。在马赫数为0.3~0.6范围内进行了湍流度测量试验,以响应关系式为数学模型,利用双曲线拟合方法对试验数据进行了拟合分析,求解得到了马赫数在0.3~0.6范围内流场湍流度约为0.3%~0.6%。对热线输出电压进行了频谱分析,根据频谱特性,利用低通滤波对频域信号进行了处理,有效降低了时域信号脉冲尖峰对湍流度求解的影响,滤波后求解得到马赫数在0.3~0.6范围内流场湍流度约为0.1%~0.3%,与前期测量结果相符。试验结果证明了所建立理论方法的正确性及利用恒温热线风速仪变过热比方法测量可压缩流湍流度的可行性。

关键词：可压缩流湍流度恒温热线风速仪过热比响应关系式双曲线拟合低通滤波

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纵向射流通风模式的CTA实验研究

纵向射流通风模式的CTA实验研究

作者：周洋辽宁工程技术大学

学位级别：硕士

纵向射流作为一种简单有效的通风技术,其主要应用于隧道日常通风和矿山巷道掘进通风工作中。本文在参考总结前人研究成果的基础上,利用安全学院国家重点实验室新购进的恒温热线风速仪(CTA),在充分掌握仪器性能,减小测试误差的前提下,搭... 详细信息

纵向射流作为一种简单有效的通风技术,其主要应用于隧道日常通风和矿山巷道掘进通风工作中。本文在参考总结前人研究成果的基础上,利用安全学院国家重点实验室新购进的恒温热线风速仪(CTA),在充分掌握仪器性能,减小测试误差的前提下,搭建纵向射流通风模型,应用该仪器与测压仪器对纵向射流通风进行验证性模型实验。本文首先研究射流通风的理论基础,明确纵向射流通风流场划分,描述了各区域的风速和压力特点,分析影响射流通风的增压效应和诱导效应,并决定应用模型实验验证射流通风特点。接着对比现有的各种流速测量方法,确定使用恒温热线风速仪(CTA)。学习恒温热线风速仪(CTA)操作分析测试误差,发现影响测试精度的主要因素,减小测试误差。然后针对纵向射流通风的结构原理和恒温热线风速仪(CTA)、微风数显微压差计的测试特点,设计制造纵向射流通风模型,主要对诱导通风段进行研究,测量模型内的风速和相对静压,形成初步的流速场和压力场。最后以搭建好的纵向射流通风模型为标准组,通过改变风机出风口风速和风机安装高度这两个变量,进行实验对比研究,发现数据变化规律。为纵向射流通风的高效经济利用提供验证,为后续研究提供参考。

关键词：纵向射流恒温热线风速仪误差分析模型实验