单屏温度传感器内部流场数值模拟研究

单屏温度传感器普遍应用于航空航天领域中的气流温度测量,本文对单屏温度传感器的内部流场进行了数值模拟研究,获得了单屏温度传感器内部的速度分布、温度分布以及压力分布等参数,为该型传感器的结构设计和使用提供了理论支持。     

基于CFD技术的气流温度传感器数值校准虚拟风洞初探

在气流温度传感器风洞校准试验中,由于试验成本高、校准试验环境与实际使用环境差距大等原因,有必要构建气流温度传感器数值校准虚拟风洞,实现极限非常规校准工况的气流温度传感器误差修正及虚拟校准,并通过气流温度传感器的虚拟校准数值风洞获取仿真结果,尽可能地减少实物校准的工况数量,同时也从理论层面为气流温度传感器的设计与校准提供...     

基于正交原理与仿真的单屏蔽温度传感器误差影响因素研究

为了辨析相关影响因素对单屏蔽温度传感器测温误差的影响程度,以便为传感器的优化设计提供必要信息,本文介绍了马赫数、来流总温、来流压力、环境壁温、传感器耙身温度等五个可能的影响因素。借鉴正交原理的思想完成各因素条件值选择,采用数值仿真的方法获取了所选传感器的误差信息,完成了误差数据的极差与方差分析,排列出了所举误差影响因素的主次关系,并得出总温与压力对测温误差有显著影响的结论。     

超音速条件下K型温度传感器恢复特性数值模拟

航空航天领域中,高速条件下气流温度的测量存在着动态误差和稳态误差。本次研究对超音速条件下K型温度传感器的恢复特性进行了数值模拟研究,对影响恢复特性的关键影响量进行了分析,确定了超音速条件下温度传感器恢复特性理论模型,为温度传感器的实验和设计提供了理论基础。研究结果表明:超音速条件下影响温度传感器恢复特性的关键影响量中,单屏蔽式结构、总温和马赫数对于传感器恢复系数的提升帮助很大,传感器外径尺寸、静压对于温度传感器的恢复系数影响很小。     

几种典型燃烧室高温气流温度传感器的设计

介绍了几种最新的用于航空航天动力设备地面燃烧室试验用的高温气流温度传感器;针对不同测试工况和使用环境,分析了传感器设计过程中的影响因素;给出了材料选择、结构设计的思路和原则,并指出了气流温度传感器设计未来的发展方向。     

纵横式滞止罩设计方案研究

为提高总温传感器的测量准确度,以温度传感器滞止理论为基础,根据现有的设计经验合理设计一种与传感器探针配套使用的滞止罩,滞止罩采用纵横式结构设计.给出不同的测试环境及测温范围下滞止罩材料的选取建议;在气流温度为1 000K、气流速度马赫数为0.5的条件下,利用CFD软件对在不同的滞止罩气流进出口面积比、不同的传感器探针探测长度、不同的主滞止室扩张角等3组条件下进行数值仿真,得到9种工况下滞止室内气流速度分布及探针表面的温度分布.经对比研究分析得到纵横式滞止罩对高速流动气体具有较好的滞止效果.     

燃气稳态温度测量及误差分析

该文旨在研究燃气流稳态温度的测量技术,搭建模拟航空发动机燃烧室出口温度测量实验台。根据燃气温度测量实验台测试段的结构特点,选取横向总温热电偶作为总温传感器。采用总温热电偶对实验台测试段燃气流的稳态温度进行测量,并对得到的总温热电偶测量端燃气温度数据进行导热、速度、辐射和动态响应等方面的误差分析,且提出相应的减小误差的措施,将各个误差控制在合理范围之内。     

单屏蔽式温度传感器动态建模及补偿技术研究

单屏蔽式温度传感器一般用来测量发动机高速气流总温,本文依据其动态校准试验数据,采用系统辨识方法建立了它的动态试验数学模型.根据辨识的数学模型,采用一种快速的动态补偿算法,得出了传感器动态补偿器的传递函数,为下一步在硬件上设计实用的温度传感器动态补偿器打下了坚实的基础.     

双屏蔽抽气式热电偶传感器

气流温度是发动机工作过程中的重要参数之一.在测量高速、高温气流温度时.由于测温元件的热辐射和热传导损失等,可将其指示温度修正后得到气流的总温.这里介绍的双屏蔽抽气式热电偶传感器具有独特的优点,热辐射和热传导损失很小.实际上可以忽略不计,总温恢复系数是定值,与气流速度无关.在确定热电偶辐射修正试验中可作为测定气流总温的参考传感器,在航空发动机试验中也有不少场合采用该型传感器.参照文献[1]设计抽气式热电偶并对其总温恢复特性进行试验.试验条件是:气流马赫数M=0.2～0.6,静压为1个大气压.试验结果得出该结构的定值总温恢复系数等.     

高超声速风洞进气道流量系数测量精度影响因素研究

进气道是飞行器动力装置的重要组成部分,准确测量进气道流量系数是进气道风洞试验的重要内容。对来流马赫数Ma=4.5,5.0和6.0状态下皮托管进气道开展流量系数测量研究,通过对比理论值和实测值,获取各状态流量系数修正系数。试验结果表明,随着来流马赫数增加,进气道流量系数与理论值偏差较明显,并逐渐增大。超声速风洞试验通常认为测量截面总温与来流总温相等,通过对测量截面总温与来流总温偏差以及测量截面流场畸变情况的分析,判断测量偏差主要是由测量截面总温等于来流总温的假设导致的。在高超声速风洞试验中,由于模型壁面热交换的存在,测量截面总温低于来流总温,进气道流量系数测量时需要进行总温修正,以提高流量测量精度。      

大型高度-温度试验舱分布式送风流场仿真及分析

针对大型高度-温度试验舱在低气压环境下试验空间内温度场均匀性下降的问题,通过对大型高度-温度试验舱分布式送风流场进行数值仿真及分析,研究了两种不同送风方式下低气压试验舱内的温度场变化规律。结果表明,试验舱内温度场均匀性随着环境压力的降低而下降;增加试验舱内壁辐射换热、提高流场风速,均可以提高试验舱内的温度均匀性;同样环境压力下,采用双侧送风方式比单侧送风方式的试验舱内温度场均匀性更好,但平均风速较高。在进行高度-温度试验舱设计时,需根据不同的试验需求选择不同的送风方式。     

环境试验箱内湿度场及其特性的实验研究

基于环境试验箱内加湿过程的实验,通过干湿球热电偶测量相对湿度的测量方法,分析箱内湿度场及其均匀性。实验结果表明:送风温度、加湿量(入口湿度值)与加湿位置等均是箱内湿度分布的重要影响因素;随着温度的升高,箱内相对湿度随时间变化的波动幅度变小;进风状态为低湿的情况下,高温进风时,测点相对湿度平均值的偏差较小;低温进风时,该偏差较大,反之亦然;进风状态为低湿情况下,测点的相对湿度均匀性较差;而在高湿进风情况时,测点均匀性较好。     

Fuel ignition and flame front stabilization in supersonic flow using electric discharge

Recent achievements in the field of stabilization of the front of high speed combustion using electric discharge are presented. Near-surface discharge at the plane wall between electrodes installed in the plane of the wall is applied in this study. Hydrogen and ethylene directly injected from the wall to the flow with a Mach number M = 2 and an air total temperature T ₀ = 300–760 K are used as fuel. The excess fuel coefficient calculated by the total air flow rate in the channel does not exceed ER = 0.1. The value of electric power input into the discharge is W _pl/H _tot < 2% of the total flow enthalpy, while the thermal power due to combustion exceeds W _com/H _tot > 100% at a low initial gas temperature. Electric discharge is first applied to stabilize combustion under conditions of a fixed separated zone and on the plane wall of the combustion chamber. A two-stage combustion regime is demonstrated. It is shown that the application of electric discharge makes it possible to achieve complete fuel combustion η > 0.9 in a wide range of experimental parameters.     

Numerical study of effect of oxygen fraction on local entropy generation in a methane-air burner

This study considers numerical simulation of the combustion of methane with air, including oxygen and nitrogen, in a burner and the numerical solution of local entropy generation rate due to high temperature and velocity gradients in the combustion chamber. The effects of equivalence ratio (Φ) and oxygen percentage (γ ) on combustion and entropy generation rates are investigated for different Φ (from 0.5 to 1.0) andγ values (from 10 to 30%). Combustion is simulated for the fuel mass flow rate resulting in the same heat transfer rate (Q)y to the combustion chamber in each case. Numerical calculation of combustion is performed individually for all cases with the use of the Fluent CFD code. Furthermore, a computer program has been developed to calculate the volumetric entropy generation rate and the other thermodynamic parameters numerically by using the results of the calculations performed with the FLUENT code. The predictions show that the increase of Φ (or the decrease of λ) significantly reduces the reaction rate levels. Average temperature in the combustion chamber increases by about 70 and 35% with increase ofγ (from 10 to 30%) and Φ (from 0.5 to 1.0) respectively. With increase ofγ from 10 to 30%, volumetric local entropy generation rate decreases by about 9 and 4% for Φ = 0.5 and 1.0 respectively, while total entropy generation rate decreases exponentially and the merit numbers increase. The ratio of the rates useful energy transfer to irreversibility therefore improves as the oxygen percentage increases     

光纤光栅温度传感器地面比对校准技术研究

为了推进光纤光栅温度传感器在飞行试验机载测试中的应用研究,以PT100铂电阻温度传感器测试输出为基准,开展光纤光栅温度传感器地面比对校准实验对其测试精度进行验证,经过实验,光纤温度传感器精度高,可实现同一通道上的多点测试,为某些试飞科目中的分布式温度测量提供了一种新思路。     

含硫油品储罐自燃灾源温度场的数值模拟

目前在役储罐的温度场难以准确的描述,对安全作业造成隐患。基于国内外储罐自燃机理研究,建立了含自燃灾源的储罐物理模型和数学模型,利用ANSYS有限元平台分析了自燃灾源、保温层厚度、环境温度及空气对流系数对含硫油品储罐温度场的影响.数值模拟结果表明,随着自燃灾源的持续氧化,外壁温度场异常区域逐渐明显;增加保温层厚度,外壁异常区域温差减小的趋势由大变小,当厚度达到30mm时,最大温差降至0.4℃;升高环境温度,外壁异常区域温差均匀降低,当环境温度达到35℃时,外壁温度基本趋于环境温度;增加空气对流系数,外壁异常区域温差快速减小,当空气对流系数达到100W/(m·℃)时,外壁温度接近环境温度,且外壁温差基本趋于一致.     

高稳定性大型空气温度校准试验箱的研究

为满足温度采集仪的校准需求,研制了高稳定性大型空气温度校准试验箱。阐述了该试验箱的箱体结构、工作原理。以箱体内传热过程的理论模型为基础,结合Fluent软件进行了数值模拟,分析了试验箱体内温度场以及空气流速场的分布及变化。通过试验证明该试验箱控温精度高、温度波动度小、温场均匀性好,可推广应用。