Способ определения погрешности пневмометрических зондов при измерении пульсирующего давления

 

СПОСОБ ОПРЕЛЕЛЕНИЯ ПОГРЕШНОСТИ ПНЕВМОМЕТРИЧЕСКИХ ЗОНДОВ ПРИ ИЗМЕРЕНИИ ПУЛЬСИРУЮЩЕГО ДАВЛЕНИЯ, включающий установку зонда в поток, создание различных углов натекания на зонд, моделирование пульсаций потока в тракте зонда,измерение давлений в тракте и определение погрешности путем сравнения измеренных давлений с эталонными, отличающийся тем, что, с целью уменьшения трудоемкости , создают поток с постоянной скоростью и давлением, пульсации потока в тракте зонда создают путем подачи давления на выход тракта,при этом измеряют расход и температуру воздуха в тракте,определяют его пнёвмосопротивление и составлякнцие погрешности измерения давления на угол натекания и на несимметрию сопротивлений гидравли- S ческого тракта, а погрешность (Л определяют как их сумму.

(19! (1() . СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕ(НИХ

РЕСПУБЛИК

223 А (51) 4 С 01 L 27/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3750967/24-.10 (22) 07.06.84 (46) 07.11.85 Бюл. Р 41

-(71) Производственное объединение турбостроения "Ленинградский металлический завод" (72) Б.Н.Агафонов и А.С.Ласкин (53) 531.787(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 375505, кл. G 01 L 27/00, 1973.

Авторское свидетельство СССР

В 211844, кл. С 01 L 23/20, 1968. (54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОГРЕШ-

НОСТИ ПНЕВМОМЕТРИЧЕСКИХ ЗОНДОВ ПРИ

ИЗМЕРЕНИИ ПУЛЬСИРУЮЩЕГО ДАВЛЕНИЯ, включающий установку зонда в поток, создание различных углов натекання на зонд, моделирование пульсаций потока в тракте зонда,измерение давлений в тракте и определение погрешности путем сравнения измеренных давлений с эталонными, отличающийся тем, что, с целью уменьшения трудоемкости, создают поток с постоянной скоростью и давлением, пульсации потока в тракте зонда создают путем подачи давления на выход тракта,при этом измеряют расход и температуру воздуха в тракте, определяют его пневмосопротив ление и составляющие погрешности измерения давления на угол натекания и на неснмметрию сопротивлений гидравлн" . Е ческого тракта, а общую погрешность определяют как их сумму.

1190223 2 кого зонда 1 ламинарный практически при любой амплитуде пульсации давления, задаваемые значения амплитуды пульсации выбирают из неравенства

p p p и Р < Р. Гндропоршень 9, 1 сдавливая воздух в надпоршневом пространстве, создает давление Р > Р, которое фиксируется манбметром 6.

В этом случае воздух из надпорш16 невого пространства вытесняется че.рез измерительную линию 2 и тракт пневмометрическаго зонда 1 навстречу потоку воздуха с постоянной скоростью и давлением P. При этом напор воды в а 15 подводящей магистрали соответствует установившемуся режиму системы: ра, бочая камера 7, измерительная линия 2, а пневмометрический зонд 1 и поток воздуха с давлением P.

26 Измеряют хронометром время заполи- кения камеры 7 рабочей жидкостью и с- термометром 10 температуру воздуха в ней и определяют сопротивление гидравлического тракта, вычисляют

2S скорость заполнения рабочей камеры 7 жидкостью:

С=9

Изобретение относится к исследованию периодически пульсирующих потоков, преимущественно проточной части турбомашин.

Цель изобретения — снижение трудо емкости определения погрешности за счет обеспечения возможности раздельного измерения погрешности от несимметрии сопротивлений гидравлического тракта и от различных углов натекания .

На фиг. 1 представлена схема уста новки, реализующей предлагаемый способ; на фиг. 2 - зависимость пока заний пневмометрического зонда от угл натекания; на фиг. 3 — зависимость изменения угла натекания потока на пненмометрический зонд от времени; н фиг. 4 — зависимость изменения давле ния потока от времени.

Пневмометрический зонд i с иэмер тельной линией 2 устанавливают непо редственно в поток воздуха с постоянной скоростью и давлением Р ., Воздух подается от компрессора в аэродинамическую трубу 3 через сопло 4, Пол ное давление этого потока воздуха измеряется датчиком 5. Измерение давления потока воздуха пневмометрическим зондом 1 с измерительной лини- « 6 ей 2 проводят при различных углах натекания его на этот зонд, для чего пневмометрический зонд 1 поворачивают в плоскости измерения и получают зависимость показаний пневмометрического зонда 1 от угла натекания (фиг. 2).

Величину давления потока воздуха, измеряемую пневмометрическим зондом, регистрируют монометром 6.

46

Измерительную линию 2 дополнительно соединяют с рабочей камерой .7, в которую подают жидкость из подводящей магистрали при открытом вентиле 8. В рабочую камеру 7 устанавливают термометр 10.

Моделирование пульсирующего потока происходит следующим образом.

Поток воздуха с постоянным давлением Р, проходя через тракт. пневмометрического зонда 1 и измерительную линию 2, поступает в рабочую камеру 7 °

При открытии вентиля 8 в рабочую камеру 7 поступает жидкость, которая Я образует гидропоршень 9. Поскольку известно, что режим течения в гид- . равлическом тракте пневмометричесгде h — - высота рабочей камеры, при которой устанавливается давление Р;

t — syeMs заполнения камеры, Рассчитывают расход воздуха, вытекающего из рабочей камеры 7:

Ск =С ° 8 р где С вЂ” скорость заполнения камеры

7 жидкостью;

S — площадь гидропоршня;

P — плотность воздуха;

Исходя из уравнения неразрывности

G g = С, где G — расход - воздуха, истекающего из приемного отверстия пневмометрического зонда 1.

Далее определяют скорость потока возд>ха, истекающего из пневмометрического зонда 1:

Gg

C = — — —, F У где F - площадь сечения приемного отверстия пневмометрического зонда 1; — плотность воздуха, истекающего из пневмометрического зонда 1;

223

h P

С где

Р (ь )= я Р (), з 1190 где Р— задаваемое давление воздуха

1 в рабочей камере 7;

R — газовая постоянная;

Т вЂ” температура воздуха в рабочей камере 7 ° S

После этого находят коэффициент сопротивления гидравлического тракта пневмометрического зонда 1 с измерительной линией 2 при амплитуде давления P > P: 10 где d P — разность давлений лР=Р -P

С вЂ” скорость потока воздуха, истекающего из пневмометрического зонда 1.

Для определения коэффициента сопротивления гидравлического тракта пневмометрического зонда 1 с изме20 рительной линией 2, при амплитуде давления Р (Р, закрывают вентиль 8 и открывают сливной вентиль 11, регулируют расход сливаемой воды до момента установления давления воздуха

25 в рабочей камере 7 Р (Р.

Измерения параметров и расчеты искомых величин проводятся аналогично приведенным, т.е. определяют коэффициент сопротивления гидравлического тракта пневмометрического зонда с измерительной линией 2 при прохождении через него потока воздуха в . прямом и обратном направлениях.

Далее. расчетным путем определяют З5 погрешность измерения, которая состоит из двух составляющих на угол натекания и на несимметрию сопротивлений гидравлического тракта пневмометрического зонда 1 с.измерительной ли- 40 нией 2.

Погрешность на угол натекания находятся следующим образом. — угол натекания потока на

Р зонд и /3 = f {("".)), определяют действительные значения давления в потоке в приемном отверстии зонда (фиг. 4) следующим образом.

Например, при фиксированном значении времени, (фиг. 3) определяют угол натекания потока на зонд h P, затем по графику (фиг. 2) определяют коэффициент Ч" и вычисляется давле)(1 % ние P = (1 P . Полученную завио о симость P о от времени С интегрируют за период пульсации и в результате получают погрешность, связанную с изменением угла натекания потока на зонд.

Составляющие погрешности на несимметрию сопротивлений гидравлического тракта пневмометрического зонда с измерительной линией рассчитывают, исходя из решения дифференциального уравнения .колебаний жидкости в трубе:

Р (".)+2ЬР ()+д Р (".)-Р (".) Р,(<.) — давление на выходе из измерительного тракта;

h — удельный коэффициент соп ротивления, h =P/2ðF;

Я вЂ” собственная частота колебаний потока без трения и где f — длина гидравлического тракта, v — объем гидравлического тракта; а — скорость звука, авление во, входном отверстии зонда

p(i) = dPp! оз "+Ф»

q =Р; /Р„=1(ф

Строят зависимость изменения угла натекания потока на пневмометрический зонд от времени (фиг. 3).

Используя зависимость, представленную на фиг. 2,. выраженную в виде

% где Р— давление, регистрируемое о, зондом, при нерасчетном угле натекания;

Pp — давление, регистрируемое зондом, при расчетном угле натекания; где (й — вынужденная частота колебаний; — фазовый сдвиг.

При колебаниях потока с трением собственная частота определяется по формуле а F (4iilP с о cP fy cP P r где 4. — кинематическая вязкость;

Ь, — удельный коэффициент сопротивления, учитывающий влияние концов и направления течения в трубке;!!90223

A — средний коэффициент, Ас (А!+Аг) 0,5 и ,!я

ГДЕ jll — - Кизг у нематическая вязкость, d - -диаметр трубки.

Решая дифференциальное уравнение, находят ! л гк

P(t,|=6,а сои Яот с +- — 6mQ с + ц от

<>ер

n„„.„

„4(М. р (г кк)e Zip+ g „) J

"асср 0 о ср

Условием склейки решений является равенство Р! (О) = P! (Т), где Т вЂ” период пульсации, которое достигается подбором Р>(0).

Полученная зависимость Р!() интегрируется с учетом различия сопротивлений гидравлического тракта.

В результате интегрирования получают среднее давление Р!, которое сравнивают со средним и получают !!! погрешность д P .

Суммарная погрешность определя- ется алгебраическим суммированием, так как dP! может иметь лубой знак — это зависит от конструкции д5 приемной части зонда, а d P имеет всегда отрицательный знак. Расчеты погрешностей д P осуществляются на ЭВМ.

1190223

Фиг, 4

Составитель А. Соколовский

Редактор Н. Бобкова Техред 3.Палий Корректор М. Максимишинец

Заказ 6970/44 Тираж 896 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал П "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4