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申请/专利权人：中国人民解放军空军工程大学

摘要：提供一种内边界自适应调整的五孔探针分区标定方法，具体包括下列步骤：步骤一：在校准风洞中测试不同气流偏折角下的五个孔压力并记录存储；步骤二：计算相邻区域内边界调整压力值dP；步骤三：利用dP，实现探针头部流场的自适应分区；步骤四：计算不同气流偏折角下五孔探针的校准系数；步骤五：利用校准的五孔探针测试未知流场。由于相邻区域边界调整压力值是根据流场参数和探针几何参数确定的，本发明能够根据不同测试环境实现探针头部流场的自适应分区，进而解决分区标定方法中相邻两区域边界处测试误差大的问题，在三维复杂流场测试中有广泛的应用前景。

主权项：1.一种内边界自适应调整的五孔探针分区标定方法，其特征在于，具体包括下列步骤：步骤一：在校准风洞中测试不同气流偏折角下的五个孔压力并记录存储；探针校准过程中，五孔探针固定在水平支架上，探头与风洞出口保持一定距离；水平支架上步进电机A的旋转轴平行于探针杆方向，允许探针在偏航方向左右摆动；竖直支架上步进电机B的旋转轴垂直于探针杆方向，允许探针在俯仰方向上下摆动；通过旋转步进电机A和B，改变探针头部与来流的偏折角，即来流的俯仰角α和偏航角β，俯仰角α和偏航角β变化的间隔记为Δα和Δβ；俯仰角α和偏航角β变化的范围记为[-αm,αm]和[-βm,βm]；上述过程中校准风洞内来流的压力和速度保持不变，即来流总压Pt、来流静压Ps和来流速度V保持不变；利用压力采集系统测试不同α，β下五探针1～5号孔的压力并记录存储，将1～5号孔的压力记为P1、P2、P3、P4和P5；五探针1～5号孔均位于五孔探针端面，3号在上，1号在下，4号在左，5号在右，2号在中间；步骤二：计算相邻区域内边界调整压力值dP；由于来流速度已知，利用气动热力学知识能够计算得到来流的马赫数Ma；则相邻区域内边界调整压力值dP利用如下公式计算: 式中，dαβ是内边界调整角度参数；Cαβ表示探针孔压随气流偏折角的最大变化梯度，根据校准风洞来流马赫数、来流压力、来流角度以及气体绝热指数k计算；公式中的β可替换成α，得到的结果是相同的；设置内边界调整角度参数dαβ，将内边界调整角度参数dαβ与最大变化梯度Cαβ相乘，得到相邻区域内边界调整压力值dP；步骤三：利用dP，实现探针头部流场的自适应分区；在探针校准过程中不同的α和β数值与不同状态的流场相对应，步骤一中测试并记录了不同状态流场探针五个孔的压力P1、P2、P3、P4和P5；对于具有不同α和β数值的流场，通过对比P1、P2、P3、P4和P5，将其划分到S1区、S2区、S3区、S4区和S5区；具体划分方式如下：P1+dP不小于P2、P3、P4和P5时，流场划分为S1区；P2+dP不小于P1、P3、P4和P5时，流场划分为S2区；P3+dP不小于P1、P2、P4和P5时，流场划分为S3区；P4+dP不小于P1、P2、P3和P5时，流场划分为S4区；P5+dP不小于P1、P2、P3和P4时，流场划分为S5区；由于步骤二中dP的数值是与来流参数相关联的，上述流场分区会随来流条件变化而自适应调整；步骤四：计算不同气流偏折角下五孔探针的校准系数；步骤三中对具有不同的α和β数值的流场进行了划区；在S1区、S2区、S3区、S4区和S5区，根据探针五个孔的压力P1、P2、P3、P4和P5，利用如下公式分别计算探针的校准系数；在S1区： 在S2区： 在S3区： 在S4区： 在S5区： 上述公式中： 式中，Kα为俯仰角校准系数，其中Kα1、Kα2、Kα3、Kα4、Kα5分别表示S1到S5区域的俯仰角校准系数；Kβ为偏航角校准系数，其中Kβ1、Kβ2、Kβ3、Kβ4、Kβ5分别表示S1到S5区域的偏航角校准系数；Kpt为总压校准系数，其中Kpt1、Kpt2、Kpt3、Kpt4、Kpt5分别表示S1到S5区域的总压校准系数；Kps为静压校准系数，其中Kps1、Kps2、Kps3、Kps4、Kps5分别表示S1到S5区域的静压校准系数；分别表示S1到S5区域的平均压力；步骤一的探针校准过程中，不同流场的α和β数值以及来流总压Pt和静压Ps均已被记录下来，α即Kα1、Kα2、Kα3、Kα4、Kα5，β即Kβ1、Kβ2、Kβ3、Kβ4、Kβ5，Pt即Kpt1、Kpt2、Kpt3、Kpt4、Kpt5，Ps即Kps1、Kps2、Kps3、Kps4、Kps5；由此获得如下对应关系：α,β＝fαβKα,KβKpt,Kps＝fktsα,β上述关系式根据风洞测试中已知数据建立，等号左边的每一组参数映射到等号右边对应的参数上；具体的函数形式取决于校准时采用的数据解析方法；第一个式子表示在各自区域内α，β为对应Kα,Kβ的映射，第二个式子表示在各自区域内Kpt,Kps为对应α,β的映射；得到Kpt,Kps后，不同区域的Pt和Ps通过以下关系得出： 式中，i为区域对应的编号；步骤五：利用校准的五孔探针测试未知流场；将校准完毕的五孔探针布置于未知流场中，选取一参考位置，调整探针头部的方向，使得P1和P3以及P4和P5数值大小基本一致；探针头部方向调整完毕后，移动探针至未知流场的任意点，测试并记录存储探针五个孔的压力P1、P2、P3、P4和P5；将任意点流场划分到S1区、S2区、S3区、S4区和S5区：P1不小于P2、P3、P4和P5时，流场划分为S1区；P2不小于P1、P3、P4和P5时，流场划分为S2区；P3不小于P1、P2、P4和P5时，流场划分为S3区；P4不小于P1、P2、P3和P5时，流场划分为S4区；P5不小于P1、P2、P3和P4时，流场划分为S5区；对于不同区域的任意点流场，利用步骤四中的校准系数计算方法，得到其俯仰角校准系数Kα，偏航角校准系数Kβ；将Kα和Kβ带入到步骤四中获得的对应关系fαβKα,Kβ中，利用数据插值拟合方法获得未知流场任意点的α和β；将α和β带入到步骤四中获得的对应关系fktsα,β中，利用数据插值拟合方法获得未知流场任意点的Kpt和Kps；将Kpt和Kps带入到步骤三中定义的校准系数中，由于P1、P2、P3、P4和P5已测试获得，即可计算得到未知流场任意点的Pt和Ps。

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