七孔探针风洞实验技术研究

摘要

七孔探针作为一种可以能获得流动速度的大小、方向、总压和静压的气动测量装置，被广泛应用于低速风洞实验各种大角度的流动测量。七孔探针测量流动角范围大，并且设备简单、对环境要求低、价格低廉，用于流场的测量有着广阔的前景。本文的主要工作是在南京理工大学低速风洞实验室首次建立了七孔探针测试系统，为本校开展流场分布规律测试实验建立了很好的平台，其主要研究内容包括以下几方面：
　　 1、论述了七孔探针的结构、工作原理，讨论了校准的几种常用方法，为七孔探针测试系统的设计打下了基础。
　　 2、根据本校低速风洞实际情况独立设计了一套测试系统，该系统硬件部分主要由移测坐标架、压力传感器、信号放大器和数据采集计算机组成，设计了数据处理方法，编制了处理软件。
　　 3、开展了七孔探针在低速不可压流场测量中的应用。对NACA6321翼型、尖拱头部圆柱弹体后台阶进行了一系列的实测实验。研究了在10m/s风速、不同迎角下翼型绕流以及弹体后台阶气流的速度矢量、静压等流场参数的变化规律。
　　 4、对NACA6321翼型、尖拱头部圆柱弹体后台阶进行了数值模拟。通过数值模拟的结果分析实验所得规律的正确性，结果表明实验与计算两者规律吻合较好，所测速度矢量、静压等流场参数符合翼型绕流场的基本规律，从而验证了七孔探针测量的可靠性。
　　 5、为了分析实验中探针和支杆的存在对实验模型流场的干扰，建立了五套三维计算模型，包括一个光弹体，四个典型实验点位置探针、支杆和弹体组成的计算模型，用Fluent进行了静压、速度等流场参数的计算。通过对有、无探针时弹体流场计算结果的分析，来分析采用七孔探针进行低速绕流场测量的可信度，判断探针及支杆对流场干扰的程度，该项工作的开展将为七孔探针应用于低速风洞绕流场测量数据可信度的鉴别打下基础。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：注释表

声明

1 绪论

1.1课题研究的意义与背景

1.2七孔探针实验技术的研究状况

1.2.1七孔探针外形的发展

1.2.2七孔探针测量方法的发展

1.2.3数据处理方法的发展

1.3课题的主要研究内容

2七孔探针原理概述

2.1七孔探针的构造

2.2七孔探针的工作原理

2.2.1七孔探针的校准原理

2.2.2七孔探针的测量原理

3七孔探针测试系统的设计、集成

3.1风洞

3.2移测坐标架控制系统

3.3七孔探针压力测试系统

3.3.1压力传感器

3.3.2信号放大器

3.3.3数据采集卡及采集软件

3.4测试系统的运行调试

3.4.1管路通畅性检查

3.4.2测试系统的调试

3.5实验数据处理方法

4七孔探针翼型流场测量实验

4.1流场的校验

4.2翼型实验模型

4.3实验步骤

4.4实验结果

4.4.1风速v=10m／s，迎角为8度

4.4.2风速v=10m/s，迎角为12度

4.4.3实验结论

5翼型流场的数值计算

5.1翼型绕流场的描述

5.2数值模拟方法

5.2.1 Fluent简介

5.2.2湍流模型

5.2.3计算条件

5.3数值计算结果及分析

5.3.1风速v=10m/s，迎角为8度的数值模拟结果

5.3.2风速v=10m／s，迎角为12度的数值模拟结果

5.3.3计算结果分析

5.4实验结果与计算结果比较

5.4.1迎角为8度

5.4.2迎角为12度

5.4.3小结

6弹体后台阶流场测量实验与数值计算

6.1弹体后台阶流场测量实验

6.1.1实验模型

6.1.2实验结果及分析

6.2弹体后台阶流场数值计算

6.2.1计算模型

6.2.2计算方法

6.2.3计算结果及分析

7七孔探针绕流场测量干扰的分析

7.1计算模型

7.2计算方法

7.3计算结果及分析

7.3.1计算结果定性分析

7.3.2计算结果定量分析

结论

致谢

参考文献