中國航空工業集團公司北京長城計量測試技術研究所張淑婷獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉中國航空工業集團公司北京長城計量測試技術研究所申請的專利一種風洞流速實時測量方法及裝置獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN116499692B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-09-05發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202211505841.9,技術領域涉及:G01M9/06;該發明授權一種風洞流速實時測量方法及裝置是由張淑婷;王毅;任怡雪;孔祥雪;潘玉浩設計研發完成,并于2022-11-28向國家知識產權局提交的專利申請。
本一種風洞流速實時測量方法及裝置在說明書摘要公布了:本發明公開的一種風洞流速實時測量方法及裝置,屬于氣體流速測量校準領域。本發明的方法包括傳感模塊標定、探針連接、探針安裝、信號濾波、速度計算、速度修正的步驟。本發明的裝置包括傳感模塊、控制主板、模塊電源、機箱、顯示屏、壓力探針、總溫探針。本發明在敏感元件選取方面,采用探針作為受感部,避免敏感元件脆弱易壞導致的超音速流速無法測量的問題,同時對環境無特殊要求、使用方便;在測量方法方面,基于氣動函數方程、迭代法快速解算流速,解決工程應用中超音速氣流因激波的存在,參數關系復雜而無法直接實時解算速度的問題。本發明能夠提高流速實時測量精度,且能夠向上溯源,作為流速標準,用于各類探針、風速計校準。
本發明授權一種風洞流速實時測量方法及裝置在權利要求書中公布了:1.一種風洞流速測量方法,其特征在于:包括如下步驟, 壓力、溫度傳感模塊標定,將各量程壓力模塊依次連接壓力標準裝置,由壓力標準裝置按照預置壓力值P1、P2、…、Pn給出標準壓力,記錄各壓力模塊測量值P1’、P2’、…、Pn’,得到壓力修正值△P1、△P2、…、△Pn和壓力修正曲線,利用插值算法得到整個量程范圍內壓力修正值,完成壓力標定;將溫度傳感模塊連接溫度標準裝置,由溫度標準裝置按照預置溫度值T1、T2、…、Tn給出標準溫度,記錄溫度傳感模塊測量值T1’、T2’、…、Tn’,得到溫度修正值△T1、△T2、…、△Tn和溫度修正曲線,利用插值算法得到整個量程范圍內溫度修正值,完成溫度標定; 探針連接,選取壓力探針,連接到對應量程的壓力傳感模塊,用于測量氣流壓力;測量超音速氣流時使用兩只總壓探針,測量亞音速氣流時使用總靜壓探針,選取總溫探針,連接到溫度傳感模塊,用于測量氣流總溫; 探針安裝,測量超音速氣流時,兩支總壓探針分別安裝在超音速風洞穩定段和試驗段核心區,測量亞音速氣流時,總靜壓探針安裝在亞音速風洞試驗段核心區,溫度探針安裝在風洞穩定段; 壓力、溫度測量信號濾波,采用平行線濾波方法,根據約束條件,設定閾值甄別測量數據的有效性,并濾除不符合約束條件的測量值,剔除粗大誤差,保證數據的真實有效;所述約束條件包括壓力測量模塊、溫度測量模塊精度要求和試驗結果; 速度計算,利用壓力、溫度測量值,計算得到氣流流速v; 所述速度計算方法如下: 步驟1:計算氣流馬赫數Ma; 其中,超音速氣流根據激波前后參數關系計算馬赫數,計算模型如下: ——波前總壓,由穩定段總壓探針測得,Pa; ——波后總壓,由試驗段總壓探針測得,Pa; Ma——氣流馬赫數; k——比熱比,對于空氣取1.4; 令: 其中,a為常數,0<a<1; 將2帶入1: 化簡式3,得到如下結果: 令 采用下述迭代法求解馬赫數: 1取初始點x0和x1,最大迭代次數N和迭代精度ε,置i=1; 2計算 3若|xi+1-xi|<ε,則停止運算; 4若i=N則停止計算;否則置i=i+1,轉2; 亞音速氣流根據氣動函數τMa公式計算馬赫數,計算模型如下: p*——測點總壓,由總靜壓探針測得,Pa; p——測點靜壓,由總靜壓探針測得,Pa; k——比熱比; 步驟2:計算氣流靜溫,根據氣流總溫和步驟1中計算得到的馬赫數得到氣流靜溫,計算模型如下: T*——氣流總溫,由總溫傳感器測得,K; T——氣流靜溫,K; 步驟3:計算氣流流速v: R——氣體常數; 速度修正,利用多普勒激光測速儀LDV作為標準,對計算得到氣流流速v進行修正,通過比較各個流速下LDV標準值與計算值獲取修正系數,得到修正后的流速值。
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