[发明专利]适用于旋转边界层壁面剪切应力测量方法和装置

权利要求书

1.一种适用于旋转边界层壁面剪切应力测量方法，其特征在于，所述方法包括：

对探针进行预先设置；

其中，所述对探针进行预先设置包括：将边界层热线探针通过支杆固定设置于位移机构上方，并将所述边界层热线探针固定设置于旋转边界层壁面预设距离处；

通过预先设置的所述探针对旋转边界层壁面多个不同预设距离处的速度进行测量，并将获取的多个测量结果进行传输；

其中，所述通过预先设置的所述探针对旋转边界层壁面多个不同预设距离处的速度进行测量包括：通过预先设置的边界层热线探针对距离旋转边界层壁面最近的一点的速度进行测量，以及通过预先设置的边界层热线探针对距离旋转边界层壁面最远的一点的速度进行测量；

其中，所述将获取的多个测量结果进行传输包括：依次通过恒温式热线风速仪模块、数模转化模块以及滑环引电器将获取的所述多个测量结果传输至计算机上；

在距离旋转边界层壁面最近的区域内选择一段线性分布的速度函数，对所述速度函数进行线性拟合操作；

对线性拟合操作获取的速度梯度依次通过平移、假设估计以及无量纲化操作完成测量；

还包括：通过预先设置的所述边界层热线探针对距离旋转边界层壁面所述最近的一点与所述最远的一点中间的多个点的速度进行测量；

还包括：检验用于进行所述线性拟合操作所选取的所述速度函数上的坐标点是否与所有处在预设范围内的坐标点全部重合；若用于进行所述线性拟合操作所选取的所述速度函数上的坐标点与所有处在预设范围内的坐标点全部重合，则对线性拟合操作获取的所述速度梯度依次通过平移、假设估计获取的旋转边界层壁面剪切应力为真实的旋转边界层壁面剪切应力；

还包括：若用于进行所述线性拟合操作所选取的所述速度函数上的坐标点与所有处在预设范围内的坐标点未全部重合，选择所述预设范围内的坐标点的所述速度函数依次通过平移、假设估计以及无量纲化循环操作直至获取所述真实的所述旋转边界层壁面剪切应力以及与其对应的纵坐标；

其中，将边界层探针通过支杆固定在位移机构上，并将探针置于靠近壁面位置处，假设距离壁面距离为y₀；探针测量的靠近壁面处的速度，通过小型恒温式热线风速仪模块、小型数模转化模块以及滑环引电器传递到静止的计算机上，实现对壁面附近第一个点的速度v₀的测量，假设第一点探针靠近壁面的距离为y₀；

在位移机构的控制下，将热线探针向远离壁面的位置移动△y的距离得到y₁，再次测量速度v₁；

重复上述的过程，直至测量到足够远离壁面的距离的速度v_n；

通过以上获得的速度和距离，在靠近壁面的区域内选择一段接近线性分布的速度，对其进行线性拟合获得速度梯度；

平移y坐标系，使得拟合直线能够通过原点；

假设这个速度梯度就是线性底层速度梯度，并且根据这个速度梯度初步估计壁面剪切应力τ_w是壁面剪切应力，其中，右上角标记符号代表的是第一次迭代的结果，且其中μ是流体的粘性系数；

根据初步估计的壁面剪切应力对平移后的y坐标以及速度v进行无量纲化，即获得无量纲的在获得无量纲的第一个结果中，其中，y+代表的是无量纲的测点距离壁面距离，ρ代表密度，此处分母的υ代表流体动力粘度；在获得无量纲的第二个结果中，U+代表无量纲的速度，其中，公式中的分子v代表速度；

检查用于拟合直线所选取的速度上的坐标点是否与所有处在3.5＜y⁺＜5的范围内的坐标点全部重合；如果是，则之前获得的壁面剪切应力就是真实的壁面剪切应力，平移后的y坐标就是真实的y坐标；如果不是，则选择所有处在3.5＜y⁺＜5的范围内的坐标点的速度重复平移、假设估计以及计算获取无量纲的步骤，直至得到真实的壁面剪切应力和y坐标为止。

2.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现所述权利要求1所述方法的步骤。

3.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现所述权利要求1所述方法的步骤。