【摘 要】
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气速测量在化工、航空航天等各个领域都起着重要的作用,在高校与科研院所的实验中,气流速度也是需要关注与研究的重要参数。因此,对气流速度的准确测量有着重要意义。目前,五孔探针技术与总温探针技术都有一定的发展,但将两者结合而成的复合探针并没有深入研究,且关于五孔探针的研究主要集中在亚声速理想气体范围内。因此为了更准确、方便地对流场情况进行测量,本文利用五孔探针与总温探针结合的复合探针,通过实验测量与三维
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气速测量在化工、航空航天等各个领域都起着重要的作用,在高校与科研院所的实验中,气流速度也是需要关注与研究的重要参数。因此,对气流速度的准确测量有着重要意义。目前,五孔探针技术与总温探针技术都有一定的发展,但将两者结合而成的复合探针并没有深入研究,且关于五孔探针的研究主要集中在亚声速理想气体范围内。因此为了更准确、方便地对流场情况进行测量,本文利用五孔探针与总温探针结合的复合探针,通过实验测量与三维数值模拟完成了如下工作:(1)搭建校核和测试平台,实现对实验数据的实时采集与存储;搭建了亚声速理想气体风洞实验平台的位移控制系统;搭建了超声速理想气体拉瓦尔喷射器实验平台;搭建了真实气体R134a测量实验平台。(2)对复合探针结构与形式进行了设计。对五孔探针不同锥角的探头形状进行了模拟研究,对于跨声速流体,60°锥角更适用于流场测量。对总温探针形式结构进行了研究,模拟了总温探针的测量效果,对滞止罩的保温能力进行实验测量,并测量了不同马赫数下总温探针的总温恢复系数以及方向不敏感性。(3)对复合探针进行了亚声速与超声速理想气体的模拟与实验研究。对模拟结果中的压力、温度与马赫数进行了分析;完成了亚声速与超声速五孔探针的标定校核;绘制了方向、总压及静压三种校准系数图;利用三维插值计算的方法,对亚声速与超声速来流下的实验结果进行速度计算,并与实验平台标准值进行对比,误差在4%以内。(4)对真实气体R134a进行了模拟与实验研究。对复合探针进行了不同马赫数下真实气体来流的三维模拟;由于真实气体的物性参数与理想气体不同,对真实气体的等熵与激波关系式进行了推导;设计渐缩式喷嘴,对R134a封闭管路中的真实气体来流进行了实验测量,并验证了实验结果的准确性,误差在3%以内。
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