速度梯度_近壁效应和Re数对压力探针测量误差的影响

第10卷 第4期

1995年10月航空动力学报JournalofAerospacePowerVol.10No.4Oct. 1995

速度梯度、近壁效应和Re数

对压力探针测量误差的影响

北京航空航天大学  马宏伟** 蒋浩康

【摘要】 通过模拟实验研究,分析了速度梯度、近壁效应和Re数对几种叶轮机流场测量用压力探针测量误差的影响。实验结果表明,横向梯度能引起偏转角测量误差;纵向梯度能引起俯仰角测量误差;梯度使气流方向测量值向负梯度方向偏转。圆柱探针和锥形多孔探针相比,气流方向测量误差对速度梯度更敏感,纵向梯度对俯仰角测量值的影响尤其大。速度梯度一般使静压测量值偏小,使总压测量值偏高。纵向速度梯度对圆柱探针的静压测量值的影响规律例外,正速度梯度引起大的静压正误差,负速度梯度引起大的静压负误差。圆柱探针比锥形多孔探针近壁效应严重。近壁引起测出的气流方向偏离壁面。近壁一般使静压测量值偏小,但圆柱探针头部近叶轮机机匣时静压值反而偏高。近壁对总压测量影响不大。速度梯度和近壁对测量误差的影响还与来流方向有关。低Re数使静压测量值偏大,几何形状不同的探针Re数的影响范围不同。

 主题词: 压力探针 速度梯度 测量误差 效应 近壁场

 分类号: O357.43

1 引 言

  压力探针,包括稳态气动压力探针和高频压力探针,以其结构简单、使用方便、结实耐用等优点,被广泛地应用于叶轮机内二维、三维流场测量。文献[1,2]发展了圆柱单孔高频压力探针及其测量周期性二维流场的方法,并成功地应用于多级高速压气机转子出口流场的测量。为测量三维周期性流场,文献[1,2]作者随后发展了楔顶圆柱高频压力探针和圆锥四孔高频压力探针,同样得到成功应用。到目前为止,对测量误差进行的研究不多,只有一些零星报导。被测流场的Re数、Ma数、紊流度等与校准流场的差异,被测流场的速度梯度、压力梯度、探针的近壁效应和阻塞效应等因素,都会影响探针的测量精度。在叶轮机内流条件下,这些影响比外流条件下的更突出。文献[2]从不同Ma数下圆柱单孔压力探针的校准数据总结出该探针的压缩性修正方法。文献[3]研究了Re数的变化(2000<Re<7000)对棱柱五孔探针静压系数的影响,发现能引起5.5%动压头的静压测量误差和2.8%的速度测量误差。文献[4]研究过横向总压梯度对圆柱单孔总压探针测量的影响,发现梯度使总压测量值偏大,由于作者只用其测量气流总压,误差分析仅限于总压。文献[5]在壁面附面层内,研究了速度梯度对球头五孔探针俯仰角测量的影响,发现探针接近壁面时俯仰角的测量值偏离壁面方向达5°,它没有研究速度梯度对其它气动参数测量的影响,而且该文的研究条件实际上存在速度梯度和近壁两种影响。文献

[3]分析了近壁对棱柱五孔针静压系数的影响,认为会引起静压测量误差,没有提及近壁对气;4。404 

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