[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

说明书

本发明公开了一种适用于旋转边界层壁面剪切应力测量方法，对探针进行预先设置；通过预先设置的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，将获取的多个测量结果进行传输；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，对速度函数线性拟合；对线性拟合操作获取的速度梯度通过平移、假设估计及无量纲化操作完成测量。该方法不需要对壁面进行任何处理、不影响壁面附近流动，可实现对壁面截切应力的测量，简单方便；可以同时实现壁面截切应力τ_w以及壁面距离y的确定；采用的小型化测试系统，可以实现旋转条件下壁面剪切应力的测量，且具有应用的高效性与易用性。本发明还公开了适用于旋转边界层壁面剪切应力测量装置。

技术领域

本发明涉及测试测量技术领域，特别是涉及一种适用于旋转边界层壁面剪切应力测量方法和装置。

背景技术

在旋转机械的研究中，壁面截切应力是一个非常重要的量。常规的静止条件下，由于安装空间大，可以采用多种方法实现剪切应力的测量。但是在旋转条件下，由于空间受限，因此壁面剪切应力的测量一直以来都是一个难题。

常规测量壁面剪切应力的方法一般采用薄膜传感器对其壁面的剪切应力进行测量，但是为了防止薄膜传感器对壁面流动的影响，一般在壁面开一个槽，将薄膜传感器埋入槽中，并保证薄膜传感器的外表面与壁面一平，进而消除对壁面附近流动的影响。但是这种方法需要对通道壁面进行特殊的开槽处理，较为复杂；尤其在壁面加热时，由于还需要布置加热装置，该方法则更难实现。

发明内容

基于此，有必要针对传统技术存在的问题，提供一种适用于旋转边界层壁面剪切应力测量方法和装置。具体的，在本公开中，为了解决旋转机械中的壁面截切应力测量的问题，本公开提出了适用于旋转边界层壁面剪切应力测量方法，具体为，基于线性底层假设的旋转边界层壁面剪切应力测量方法。该方法利用边界层热线探针、位移机构、小型CTA模块、小型数模转换模块、滑环引电器以及计算机，对旋转条件下边界层速度进行测量，最终通过线性底层假设，计算出壁面剪切应力。通过该方法的提出，即不需要对壁面进行任何处理、不影响壁面附近流动，即可实现对壁面截切应力的测量，简单方便；同时可以实现壁面截切应力τ_w以及壁面距离y的确定；进一步地，采用的小型化测试系统，可以实现旋转条件下壁面剪切应力的测量。

第一方面，本发明实施例提供了一种适用于旋转边界层壁面剪切应力测量方法，所述方法包括：对探针进行预先设置；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；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。

在其中一个实施例中，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。

在其中一个实施例中，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。

在其中一个实施例中，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。

在其中一个实施例中，所述将获取的多个测量结果进行传输包括：依次通过CTA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。