文档介绍：第卷第期工程热物理学报,
年月,
二维气动探针非定常流测量中
动态效应的数值研究
李宇红
清华大学热能工程系, 北京
摘要本文采用数值方法模拟了一个三孔探头周围与测压孔内的二维可压缩非定常流场, 研究
了动态效应对探头绕流和测孔压力的影响, 以及相应的测量误差结果显示, 当流场高频振荡时
如, 其有效测量范围内的速度误差为、, 气流角误差约为之内。当流动接
近失速时, 该项误差迅速增大。文中还给出了高频振荡流中测压孔内外非定常与准定常流场分布之
。
间的差异
关键词非定常流动准定常流动动态效应测量误差
中图分类号文献标识码文章编号一半一
前言
多孔气动探针在流动测量中具有举足轻重的作用。随着流体动力学和叶轮机械研究
的深入, 发展探针的非定常可压缩流动测量技术, 提高其测量精度变得越来越重要。
气动探针测量非定常流动时存在着两方面的非定常影响。其一为测量系统的频率响
应, 即动态压力传输过程中的信号畸变。对此, 人们已进行了多年研究, 并掌握了一定
的解决办法, 如制作快速响应探针以尽量减少信号畸变和发展动态压力信号的数值校准
等。第二方面的影响这里称之为动态效应。指的是测压孔感受的动态压力本身与相应
的准定常压力间的差异。之所以要讨论这个问题是因为人们在进行非定常流场测量时使
用的是在准定常条件下得到的探针校准曲线。由于问题复杂, 仅有少量对动态效应的研
究, 且局限于不可压缩无粘流动医。因此, 对问题缺乏清晰和深入的认识, 更无有效
的校准方法。距测量可压流动, 特别是叶轮机械内部的非定常流场, 距离很大。
本文旨在研究可压非定常探头绕流的特点, 及其与准定常的差异, 定量得到动态效
应带来的测量误差, 为叶轮机械内部非定常流场的测量提供有意义的参考。由于实验条
件和测量技术的限制, 这里采用数值模拟作为研究手段。
计算模型
探头几何模型来自一半径为的七孔锥型探头, 微型压力传感器置于探针
头部。计算域中考虑了三个测压孔, 采用多模块方法生成计算域, 如图。流动控制方
程为二维非定常可压层流模型。以前的工作’表明, 采用该模型能定性地和部分定量地
得到探针绕流和孔压特性。流动控制方程的求解采用有限体积法。因为是亚音速流动,
边界条件给定为进口边界上的分速度凡和巧及温度出口边界上的压力几二
, 壁面上为无滑移和绝热条件。该组边界条件模拟了透平末级后的流场边界状况。
本数值研究中, 探头所处的非定常流场是通过来流的非定常速度产生的。由于非定
收稿日期一一修订日期一一
作者简介李宇红一, 女, 北京人, 副教授, 博士, 主要从事气动热力学与热力系统的实验与数值研究。
© 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
期李宇红二维气动探针非定常流测量中动态效应的数值研究
常流场内部各处的流动参数各不相同, 所以需知道探头所在位置上的非定常流动状况,
以此作为探头所测的真实流动参数, 并在此基础上分析非
定常场与相应准定常流中探头感受压力的差异。为此, 共给
出或计算了四种流场。一、给定的进口非定常流场