4.2 误差结果分析
采用二维插值程序来计算速度及来流方向,具体的插值方法:通过试验测得的探针7个孔感受的压力计算出角度系数 Cpα和 Cpβ,然后在角度系数曲线中插得俯仰角α和侧滑角β;再把得到的俯仰角α和侧滑角β带到总压系数曲线和静压系数曲线,得到总压系数Cp0和静压系数Cps;通过总压系数和静压系数得到合速度及各方向的分速度。
表 1 插值结果与实际测量结果之间的误差
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采样点 |
区域 |
α/(°) |
β/(°) |
εα |
εβ |
εp0/% |
εps/% |
εV/% |
|
1 |
1 |
40 |
-5 |
-0.13 |
-0.21 |
-0.08 |
-0.10 |
0.08 |
|
2 |
1 |
40 |
5 |
0.05 |
0.16 |
0.12 |
0.04 |
0.07 |
|
3 |
2 |
40 |
-60 |
3.54 |
2.13 |
0.22 |
0.53 |
0.30 |
|
4 |
2 |
30 |
-20 |
2.16 |
1.81 |
0.19 |
0.43 |
0.25 |
|
5 |
5 |
-20 |
40 |
0.11 |
0.05 |
0.05 |
0.07 |
0.04 |
|
6 |
6 |
30 |
20 |
-3.12 |
2.84 |
0.25 |
0.48 |
0.27 |
|
7 |
6 |
40 |
20 |
0.20 |
0.18 |
0.07 |
0.11 |
0.06 |
|
8 |
7 |
-12 |
12 |
-0.14 |
-0.12 |
0.07 |
0.06 |
0.04 |
为了检验插值程序误差和测量误差,先调整探针方向来改变来流角度,同时在坐标架上读出来流角度及合速度,然后测量出七孔针每个孔的压力,通过插值算法计算出来流角度和合速度,比较插值得到的来流角度和合速度与校准风洞测量的结果(表1)。由表 1 的结果可以看到当来流与探针的角度较大时(如点3),插值得到的速度相对误差仍然在 0.5% 内,并且角度绝对误差不超过 5% ;对于来流角度较小的点(如点1,2,5,7,8)插值结果和测量结果之间误差就很小,角度绝对误差不超过 1% ,速度相对误差不超过 0.1% ,压力相对误差不超过 0.2% 。但是在相邻区域的交叉处 (点 4,6) 和大角度区域外 (点3) 误差较大,这与国外文献 [4] 得到的结果一致。
5 结论
本文介绍了七孔压力探针的校准方法,并对校准结果进行分析,发现对于大部分校准点,通过插值算法得到测量结果与真实值比料一致:速度大小误差范围不超过 0.5% ,俯仰角α和侧滑角β偏差不超过5% ,总压和静压的相对误差不超过2%。但是在相邻区域交叉处和大角度区域外的校准点误差较大;同时发现可以采用7孔针准确测量大角度的三维流场。
参 考 文 献
[1] G. G. Zilliac, Calibration of seven-hole pressure probes for use in fluid flows with large angularity, NASA TM 102200, 1989. [2] C.W. Wenger and W. J. Devenport, Seven-hole pressure probes calibration method utilizing look-up error tables, AIAA Journal, 37(6), 1999, 675-679. [3] Timothy T. Takahashi, Measurement of air flow characteristics using seven-hole cone probes NASA TM 112194, 1997.
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