一種噴流反射溫度場測試方法
【專利摘要】一種噴流反射溫度場測試方法，屬于高溫高速流體流動研究領(lǐng)域，具體涉及一種高溫高速噴流反射溫度場測試方法。其特征在于，包括如下步驟：第一，準(zhǔn)備測試設(shè)備，第二，與噴流發(fā)生裝置同步系統(tǒng)時鐘后開始測試，第三，數(shù)據(jù)處理，第四，分析計算。本發(fā)明的優(yōu)點是：測點數(shù)量和測試數(shù)據(jù)量及測試車次減小到外場可承受的范圍；做到了既不破壞外場地面又保證測耙穩(wěn)固，解決外場凝露及高溫對塑料測壓管的影響；對海量實時高頻動態(tài)采樣數(shù)據(jù)采取多通道采集延時轉(zhuǎn)存法，解決數(shù)據(jù)采集存儲系統(tǒng)帶寬和速率不夠問題，同時提高數(shù)據(jù)精度，減少噴流裝置開車次數(shù)，節(jié)省測試費用；解決了測試數(shù)據(jù)與噴流狀態(tài)一一對應(yīng)問題；建立了一套數(shù)據(jù)采集、處理和分析方法。
【專利說明】一種噴流反射溫度場測試方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于高溫高速流體流動研究領(lǐng)域，具體涉及一種高溫高速噴流反射溫度場測試方法。

【背景技術(shù)】
[0002]火箭中的燃?xì)舛妫噶客屏Πl(fā)動機(jī)二元噴管，乙炔焰焊接，鋼鐵冶煉，干粉滅火器噴射效果研究等過程中都會遇到高溫、高壓、高速噴流的反射問題。對高溫高速反射流場的測試方法研究對這些問題的研究都有一定的參考意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是:解決高溫高速噴流遇到擋板產(chǎn)生噴流反射溫度場的測試問題。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0005]一種噴流反射溫度場測試方法，其特征在于，包括如下步驟:
[0006]第一，準(zhǔn)備測試設(shè)備:首先設(shè)置好擋板，擋板為方形，邊長為噴管直徑D的5?10倍，與地面的夾角為45°?90°之間，噴氣裝置噴口軸線到地面的距離為噴口直徑D的3?5倍，噴口到擋板的距離為2D?3D，將測耙放置到噴口正下方，探頭方向正對反射流，第一支耙距離擋板3D?測耙探頭與噴口后緣平齊，第二、三支測耙按2.等間距布置。將測耙連接的測壓導(dǎo)管集束穿過鋼管向后方延伸到足夠的距離(約20米)再向側(cè)方延伸到溫度變送器并通過數(shù)據(jù)采集卡與計算機(jī)等測試設(shè)備連接。保護(hù)導(dǎo)線束的鋼管用石棉布包好;
[0007]第二，與噴流發(fā)生裝置同步系統(tǒng)時鐘后開始測試:將整個流量變化范圍分成4個階梯，從小到大逐漸增加噴流流量，達(dá)到每個測試流量階梯時穩(wěn)定保持一分鐘，流量達(dá)到最大狀態(tài)保持I分鐘后逐漸減小流量，按相反流量階梯次序再測試一遍，關(guān)閉噴流設(shè)備；
[0008]第三，數(shù)據(jù)處理:熱電偶可測量0°C?1000°C的溫度范圍，對應(yīng)的溫度變送器的輸出電流為4?20mA，對應(yīng)的電壓表讀數(shù)為100mV?5000mV。測溫?zé)犭娕级冀?jīng)過標(biāo)定，通過測得熱電偶兩端的電壓值就可以根據(jù)標(biāo)定公式計算出探頭處的溫度。計算公式為T =
0.25 (V-1000)，式中電壓V單位為mV ；
[0009]第四，分析計算:根據(jù)測得的數(shù)據(jù)分別可以處理出溫度大小、方向隨噴流強(qiáng)度、離地面高度及離擋板距離的變化規(guī)律曲線及測耙截面流動參數(shù)云圖提供各種分析使用。
[0010]所述土測耙的設(shè)計加工:土字形測耙由兩橫一豎支桿構(gòu)成，整個支架連接在底板支座上，整個測耙固定放置在地面，兩橫支桿長度等于發(fā)動機(jī)噴管直徑D，其上分別布置3個測點，兩端和中間各一個，豎桿長度比噴管到地面高度略短，其上設(shè)置6個測點，除與兩橫桿交叉點各布置一個測點外，兩橫桿之間設(shè)置3個測點，上邊橫桿之上設(shè)置一測點，下邊測點間距密集些，約0.2D，上邊測點間距略大些，約0.4D ；
[0011]本發(fā)明的優(yōu)點是:
[0012]I)通過CFD計算輔助優(yōu)化劃定重點測試范圍，優(yōu)化測試站位和每支測耙測點分布設(shè)計加工出土字型測耙，使測點數(shù)量和測試數(shù)據(jù)量及測試車次減小到外場可承受的范圍；
[0013]2)設(shè)計加工平板底座、隨手拆帽罩、管路包裹石棉布等手段做到了既不破壞外場地面又保證測耙穩(wěn)固，解決外場凝露及高溫對塑料測壓管的影響；
[0014]3)對海量實時高頻動態(tài)采樣數(shù)據(jù)采取多通道采集延時轉(zhuǎn)存法，解決數(shù)據(jù)采集存儲系統(tǒng)帶寬和速率不夠問題，同時提高數(shù)據(jù)精度，減少噴流裝置開車次數(shù)，節(jié)省測試費用；
[0015]4)采取系統(tǒng)時鐘同步法解決了測試數(shù)據(jù)與噴流狀態(tài)一一對應(yīng)問題；
[0016]5)設(shè)計加工了全套測試設(shè)備，建立了一套數(shù)據(jù)采集、處理和分析方法。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1測試系統(tǒng)框圖
[0018]圖2噴流反射示意圖
[0019]圖3優(yōu)化后測耙布置站位示意圖
[0020]圖4優(yōu)化后測耙測點布置圖[0021 ]圖5發(fā)動機(jī)開車狀態(tài)示意圖
[0022]圖6流速分布示意圖

【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖和航空發(fā)動機(jī)噴流反射測試實施案例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明:
[0024]請參閱圖1，是本測試系統(tǒng)的原理框圖。速度場測試系統(tǒng)由三組五孔探針、掃描閥及數(shù)據(jù)采集、記錄系統(tǒng)組成。每組測溫探頭按設(shè)計好的位置安裝在土字型測試耙支架上。
[0025]請參閱圖2，是60°擋板下的噴流反射示意圖。測試中偏流板大小3X6米，與地面成60°，與對稱面夾角75°。
[0026]請參閱圖3，優(yōu)化后測耙布置站位示意圖。擋板不僅與地面有一定夾角，還與對稱面偏轉(zhuǎn)一定角度。如圖所示布置，左側(cè)進(jìn)氣道回流更嚴(yán)重些，據(jù)此將三支測耙從后到前按一定規(guī)律布置在左側(cè)噴管下方，第一支耙放在噴口下，距擋板2.5米，第一、二、三支耙間距2米。
[0027]請參閱圖4，優(yōu)化后測耙測點布置圖。圖中為針對測試需求設(shè)計加工的土字型測耙，兩支橫桿長度為D，其上各布置3個測點，優(yōu)化后的單支測耙上測點數(shù)量為10個測點。
[0028]請參閱圖5,發(fā)動機(jī)開車狀態(tài)示意圖。將發(fā)動機(jī)整個流量變化范圍分成慢車、節(jié)流、中間、最大4個階梯，從小到大逐漸加大油門增加發(fā)動機(jī)噴流流量，達(dá)到每個測試狀態(tài)階梯時穩(wěn)定保持一分鐘，流量達(dá)到最大狀態(tài)保持I分鐘后逐漸減小油門，按相反流量階梯次序再測試一遍。
[0029]請參閱圖6，流速分布示意圖。圖中可見，偏流板附近的站位I處反射噴流溫度較高，越向前越弱，到進(jìn)氣道輔助進(jìn)氣門附近溫升明顯降低。
【權(quán)利要求】
1.一種噴流反射溫度場測試方法，其特征在于，包括如下步驟: 第一，準(zhǔn)備測試設(shè)備:首先設(shè)置好擋板，擋板為方形，邊長為噴管直徑D的5?10倍，與地面的夾角為45°?90°之間，噴氣裝置噴口軸線到地面的距離為噴口直徑D的3?5倍，噴口到擋板的距離為2D?3D，將測耙放置到噴口正下方，探頭方向正對反射流，第一支耙距離擋板3D?測耙探頭與噴口后緣平齊，第二、三支測耙按2.5D等間距布置。將測耙連接的測壓導(dǎo)管集束穿過鋼管向后方延伸到足夠的距離(約20米)再向側(cè)方延伸到溫度變送器并通過數(shù)據(jù)采集卡與計算機(jī)等測試設(shè)備連接。保護(hù)導(dǎo)線束的鋼管用石棉布包好；第二，與噴流發(fā)生裝置同步系統(tǒng)時鐘后開始測試:將整個流量變化范圍分成4個階梯，從小到大逐漸增加噴流流量，達(dá)到每個測試流量階梯時穩(wěn)定保持一分鐘，流量達(dá)到最大狀態(tài)保持I分鐘后逐漸減小流量，按相反流量階梯次序再測試一遍，關(guān)閉噴流設(shè)備； 第三，數(shù)據(jù)處理:熱電偶可測量0°C?1000°C的溫度范圍，對應(yīng)的溫度變送器的輸出電流為4?20mA，對應(yīng)的電壓表讀數(shù)為100mV?5000mV。測溫?zé)犭娕级冀?jīng)過標(biāo)定，通過測得熱電偶兩端的電壓值就可以根據(jù)標(biāo)定公式計算出探頭處的溫度。計算公式為T =.0.25 (V-1000)，式中電壓V單位為mV ； 第四，分析計算:根據(jù)測得的數(shù)據(jù)分別可以處理出溫度大小、方向隨噴流強(qiáng)度、離地面高度及離擋板距離的變化規(guī)律曲線及測耙截面流動參數(shù)云圖提供各種分析使用。
【文檔編號】G01M15/14GK104180926SQ201410367648
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年7月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月30日
【發(fā)明者】潘英, 孟軒, 張立夫, 張召明 申請人:中國航空工業(yè)集團(tuán)公司沈陽飛機(jī)設(shè)計研究所