● 摘要
摘 要探针的标定对获得准确的测量结果具有重要意义。本文研究工作的目的就是利用理论分析、数值模拟和实验研究的互补作用，研究有限空间内标定探针受堵塞影响的流体力学机制，探讨堵塞效应对其影响的因素，探索修正的有效方法，提高探针测量的准确性。本文先采用理论推导探讨来流Ma数、粘性、及堵塞率对圆柱表面压力分布以及静压角的影响。再采用CFD方法针对风洞标定、射流标定和均匀来流标定三种标定环境的流场，在几个典型来流马赫数进行了二维和三维的数值模拟，得出堵塞效应对圆柱表面压力分布的影响规律，及其流场结构特征。研究表明理论分析和数值模拟结论一致：Ma数、Re数和测压孔对静压角的影响都是使静压角偏大。但是随来流Ma数的增加测压孔和Re数对静压角产生的偏差趋势是减小的，只有Ma数对静压角产生的偏差是随Ma数增大而增大。堵塞效应对静压角的影响基本不受其他流场参数影响。风洞的堵塞效应使得静压角减小，而射流堵塞效应的影响使静压角增大。两种堵塞效应对探针静压角的影响相反，使得在相同堵塞率 下风洞中的标定结果和射流标定的结果相差很大，这也说明标定探针应当选取与待测流场有相同堵塞效应（正堵塞效应或负堵塞效应）的标定风洞进行标定。最后本文通过两个不同直径的校准风洞的实验，验证了数值模拟的准确性。通过分析数值模拟和实验的结果，得到Ma数和堵塞率B对静压角的表达式，结果表明表达式得到的结果与实验和数值模拟的结果基本一致，使用该式可以较好的对不同堵塞率标定风洞的堵塞影响进行预测和计算，并对堵塞产生的误差进行修正。由本文研究结果可知，堵塞效应会对探针校准产生一定影响，使用对堵塞流场分析的方法对堵塞影响进行修正是可行的，本文为今后进一步研究探针修正方法奠定了基础。