[发明专利]一种测量槽壁近壁区域流动的探针支撑和移测装置

说明书

本发明公开了一种测量槽壁近壁区域流动的探针支撑和移测装置，目的在于解决目前缺乏跨声速风洞槽壁近壁区域流动特性测量手段的现状。其包括探针支撑单元、流向移测控制单元、法向移测控制单元。探针支撑单元包括固定盖和楔形前端两部分，在楔形前端形成探针安装孔。本发明能通过少量实验车次尽快获得穿槽流动特征量的分布特点，以利于槽壁近壁区域流场测量、分析，及槽壁边界条件的准确性验证。采用驻室内安装方式，能够减小测试装置对试验段主气流的影响，保证穿槽流动测试的准确性；采用法向和流向移测的同步控制，能够实现穿槽流动法向和流向特征量分布的同步测量，快速获得穿槽流动特征量的分布特性，提高测试效率和准确度。

技术领域

本发明涉及实验空气动力学领域，具体为一种测量跨声速风洞槽壁近壁区域流动的探针支撑和移测装置。

背景技术

开槽是跨声速风洞试验段壁板主要的透气形式之一。高亚声速范围内，与孔壁相比，槽壁具有干扰小、噪声低、加工调整方便等特性，逐渐成为跨声速风洞的发展趋势，晚些时候建成的主要设备（如NTF、ETW等）均采用了开槽形式。与低速风洞的实壁或开口边界不同，开槽边界会诱导驻室与试验段之间的穿槽流动，该流动直接影响跨声速风洞的整体性能，包括流场均匀性、堵塞干扰和波反射干扰以及马赫数修正特性等。此外，与近壁流动特性相关的槽壁边界条件还是洞壁干扰评估与修正技术的重要环节。国外先进风洞的运行经验表明，洞壁干扰特性研究的发展应基于近壁区域流动特性研究之上，主要是近壁区域流动测试技术的发展，壁板诱导速度场建模分析等手段。

开槽导致的透气流动使洞壁边界区域流动异常复杂，流动方向、壁板压差以及开槽参数之间存在严重的耦合效应，近壁流动特性不仅与开槽的几何参数有关，而且与壁面边界层、模型堵塞等因素关系密切，采用数学模型进行准确描述和分析的难度较大；数值模拟方面，近壁区域内复杂的开槽结构以及对边界层的抽吸影响使数值模拟在短期内无法实现；实验方面，测试的关键是在对穿槽流动干扰较小的前提下，实现高亚声速范围内穿槽流动特征量（气流偏角、当地压力等）沿壁板法向和气流方向的分布测量，具有测试范围大、精度要求高的难点。

传统测压耙方法对近壁流动干扰较大，而且无法测量局部静压沿流动方向的分布，而壁压信息法仅能测量近壁区域压力分布，对穿槽流动角度、局部速度以及粘性损失等特征量无法测量。

基于上述原因，目前国内、外风洞实验机构槽壁干扰修正多采用基于理想、无旋、小扰动假设前提的理想槽壁均匀边界条件，忽略了由于穿槽流动粘性导致的法向速度一阶和二阶项影响，边界条件中的主要系数量值由经验法或大、小模型测力实验对比法获得。

因此，发展槽壁近壁区域流动测量手段有助于分析开孔、开槽参数对试验段流场的影响，对于指导风洞气动设计和设备调试工作具有重要的意义。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对目前缺乏跨声速风洞槽壁近壁区域流动特性测量手段的现状，提出一种测量槽壁近壁区域流动的探针支撑和移测装置。本发明提供的是一种新型的、可移测的探针支架，在准确、可靠的基础上，通过少量实验车次即可快速获得穿槽流动特征量的分布特点，以利于槽壁近壁区域流场测量、分析，以及槽壁边界条件的准确性验证。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种测量槽壁近壁区域流动的探针支撑和移测装置，包括探针支撑单元、流向移测控制单元、法向移测控制单元；

所述探针支撑单元包括固定盖、与固定盖固连为一体的楔形前端，楔形前端形成探针安装孔；