Способ измерения параметров потока и устройство для его осуществления

 

Изобретение может быть использовано на летательных аппаратах и судах для определения скорости и ориентации их относительно направления движения и высоты полета, а также для диагностики полей потока в наземных экспериментальных стендах и установках. Цель изобретения - снижение погрешности измерений и расширение экспериментальных возможностей . Насадок, выполненный в виде ступенчатого пирамидального тела 5,6 с изломом образующей, устанавливается в потоке под определенным установочным углом атаки скольжения. В точках, лежащих в одной плоскости на передней и задней частях насадка, измеряют попарно разности давлений и отношение давлений. По полученным данным определяют местные углы атаки и величины скосов. При наличии неравномерности потока меняют ориентацию зонда относительно направления вектора скорости внешнего потока и повторяют измерения. Определяют местные неравномерности и градиенты параметров потока. 2 с.п. ф-лы, 4 ил. с ( (Л с y/yM jmmV7/ MyMV/y//7/y/Vj 7///Mf Фи.1 I Н { N3 СХ5 ю

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1278?21

А1 (д) 4 С 01 Р 5/00

В(r Г

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3728573/24-10 (22) 18 ° 04.84 (46) 23. 12.86. Бюл. У 47 (72) В.И. Лагутин, Ю.М. Липницкий, А.И. Хлупнов и В.И. Шкатов (53) 532.574 (088.8) (56) Горлин С.М., Слезингер И.И. Аэромеханические измерения. Методы и приборы. — М.: Наука, 1964, с. 256. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ IIAPAMETPOB ПОТОКА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение может быть использовано на летательных аппаратах и судах для определения скорости и ориентации их относительно направления движения и высоты полета, а также для диагностики полей потока в наземных экспериментальных стендах и установках. Цель изобретения снижение погрешности измерений и расширение экспериментальных возможностей. Насадок, выполненный в виде ступенчатого пирамидального тела

5,6 с изломом образующей, устанавливается в потоке под определенным установочным углом атаки скольжения.

В точках, лежащих в одной плоскости на передней и задней частях насадка, измеряют попарно разности давлений и отношение давлений. По полученным данным определяют местные углы атаки и величины скосов. При наличии неравномерности потока меняют ориентас цию зонда относительно направления щ вектора скорости внешнего потока и повторяют измерения ° Определяют местные неравномерносFH и градиенты параметров потока. 2 с.п. ф-лы, 4 ил. б

1 12787

Изобретение относится к измерению давления, скорости и направления потока жидкости или газа и может быть использовано на летательных аппаратах и судах для определения их скорости, ориентации относительно направления движения и высоты полета, а также для диагностики полей потока в различных наземных экспериментальных стендах и установках. 10

Целью изобретения является снижение погрешности измерений и расширение экспериментальных возможностей, На фиг.1 и 2 представлены схемы 15 выполнения устройства, реализующие способ измерения параметров потока; на фиг. 3 и ч -зависимости, поясняющие действие способа и работу устройства. 20

Устройство содержит зонд 1, закрепленный на державке 2 в подвеске

3, связанной с приводом и ее перемещения поперек потока и задания углового положения (углов атаки o(и 25 скольжения ). Державка имеет также возможность поворота относительно своей продольной оси на угол (угол крена). Зонд 1 выполнен в виде ступенчатого пирамидального тела 5,6 с 30 изломом образующей, Абсолютная величина угла излома д8 / образующей подчиняется неравенству 5 < 6, -8 (<15, где О, — угол наклона образующей передней части 5 зонда к его продольной оси (полуугол раствора конуса), а Π— задней части 6 зонда, соответственно. Здесь величина угла излома

f

Зонд 1 для измерений в сильно не- 4р однородных потоках выполняется в виде состыкованных между собой острой (фиг.2) и затупленной — усеченной пирамид 7 и 8 четырехгранной формы. Для чисел M 5 — 6 зонд вы- 45 полняется с углами О, >8

Величина угла излома образующей выбирается иэ условия обеспечения безотрывного обтекания места излома.

Знак величины излома образующей (положительный или отрицательный) задается в соответствии с требованиями обеспечения необходимой точности измерений в рабочем диапазоне изменения чисел Маха, Для дозвуковых и небольших сверхзвуковых скоростей потока соотношение давлений обеспеа чивается близким к линейному при

8, i8 !68 ol, а при больших снерхзву-

21 2 ковых скоростях потока целесообразно задавать В >() (; 0 >0), так как при использовании первого варианта зонда нарушается линейная зависимость числа M от отношения давлений

Р,/P, и падает чувствительность измерений. При g >g характер кривой

1 (фиг.4) изменяется на противополож— ный.

Способ измерений характеризуется следующей совокупностью действий, реализующихся при работе устройства.

Предварительно перед измерениями в потоке проводят тарировки.

1. Нагружают каждый из датчиков давлением и снимают показания абсолютных величин и разностей при включении датчиков попарно по дифференциальной схеме.

2. Помещают зонд, закрепленный на координатнике, в барокамеру и задают углы атаки и скольжения относительно оси, совпадающей с осью образцовых сопл (сменных или регулируемых), и проводят тарировку по числу М отношения давлений, измеряемых на поверхности первого и второго участков зонда. На фиг.3 и приведены в качестве примеров характер изменения соОтношения давления

Р,/Р = f (M ) при О„= 5 на коническом зонде для случаев,<8 и

В >6 соответственно 0 мин

3. При нескольких значениях числа M (из ожидаемого диапазона изменений при испытаниях) снимают зависимости перепада давления между наветренной и подветренной сторонами каждого участка зонда лР,=P1 d>0— — Р,i/с аОи лР, = Р,/с =0 — Р,!Ы.<0 в зависимости от угла d. задаваемого координатником. Аналогично проводятся тарировки зонда и по углам р (угла скольжения): (ьР

В;= constq X = consti

4. Неравномерности скоростей потока и их градиенты находятся путем сравнения разностей давления между симметричными точками, размещенными на каждой иэ ступенчатых частей зонда, и разностями в близлежащих точках, например: Р— лР n P„ и kg. 2(8. .- ) где 8, = const, Х = const

1278721

После проведения тарировки зонд с помощью державки закрепляется на механизме, связанном с приводом его перемещения и поворота на углы атаки и скольжения. Державка зонда устанавливается в потоке так, чтобы ее ось совпадала с продольной осью летательного аппарата (при измерениях в полете) или осью установки (при измерениях в стендовых условиях).

Закрепленный на державке зонд помещают в поток под определенным установочным углом атаки сА скольжения Р

Далее измеряют все попарные разности давлений в точках, лежащих в одной плоскости, на передней и задней час тях зонда и отношение давлений на указанных участках, по величине ко-. торого из тарировочных графиков определяется число М, а по известным газодинамическим соотношениям или тарировкам определяются остальные параметры.

По разности давлений в каждой иэ плоскостей с испольэойанием тарировочных графиков определяются местные углы атаки d каждой части зонда. Be1 личины скосов находятся как разность между с(; и установочным Ы углами атаки: М = о(;-с,. Аналогично определяются скосы в плоскости углов скольжения д Р. = P

Если поток равномерный на длине зонда, то л = л, и g p

При наличии неравномерности (М =Edq и a P, = h P ) меняют ориентацию зонда относительно направления вектора скорости внешнего потока, например,путем поворота на углы d3 и 6 „при которых разности давлений между наветренными и подветренными сторонами одной из частей зонда станут равными (точнее близкими) нулю. Повторяют измерения и путем вычислений и использования тарировок находят местные неравномерности и градиенты параметров потока, приходящиеся на длину между близлежащими дренажными отверстиями первой и второй частей зонда..

После этого при нербходимости перемещают зонд с помощью координатника в продольном или поперечном направлении и повторяют измерения.

При отсутствии неравномерностей и скосов потока (или когда их величины несущественны) измерение разностей давлений в каждом из сечений позволяет однозначно определить углы атаки и скольжения за одно измерение, а по отношению давлений на первом и втором участках определить все параметры потока (скорость или число

Маха, скоростной напор, давление торможения и статическое давление,с величиной которого однозначно связана высота полета ЛА).

Формула . изобретения

1. Способ измерения параметров потока, включающий внесение в поток насадка, изменение его ориентации, измерение давлений на поверхности насадка в двух взаимно перпендикулярных плоскостях с последующим определением по полученным значениям давлений параметров потока, отличающийся тем, что, с целью снижения погрешности измерения и расширения экспериментальных возможностей, последовательно в направлении вектора скорости отклоняют поток на дискретную постоянную величину угла относительно вектора скорости путем изменения угла наклона образующей насадка, а давление измеряют в двух попарно близлежащих точках вдоль образующей насадка.

2. Устройство для измерения параметров потока, содержащее насадок в виде четырехгранной пирамиды, на поверхности которого выполнены приемные отверстия, расположенные в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что в него дополнительно введены пристыкованная к основанию острой четырехгранной пирамиды усеченная четырехгранная пирамида с приемными отверстиями, расположенными в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, при этом пирамиды состыкованы равными по площади основаниями, а величина угла излома образующей пирамидальной поверхности удовлетворяет неравенстВу 5 < (8 -О) 1), Где О, иИ углы наклона образующей поверхности к оси симметрии соответственно до места излома и после излома.

1? 78721

Р, Р, f.Î

15 /

Риг,З

Я

7 и 15

Фиг. Ф

Составитель Г. Белоусов

Редактор А. Шандор Тсехред М.Ходанич Корректор E.Ðoøêo

Заказ 71

Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,4