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大型结冰风洞热流场符合性验证

郭向东 张平涛 赵献礼 杨升科 林伟

郭向东, 张平涛, 赵献礼, 等. 大型结冰风洞热流场符合性验证[J]. 实验流体力学, 2020, 34(5): 79-88. doi: 10.11729/syltlx20190113
引用本文: 郭向东, 张平涛, 赵献礼, 等. 大型结冰风洞热流场符合性验证[J]. 实验流体力学, 2020, 34(5): 79-88. doi: 10.11729/syltlx20190113
GUO Xiangdong, ZHANG Pingtao, ZHAO Xianli, et al. The compliance verification of thermodynamic flowfield in the large icing wind tunnel[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, 2020, 34(5): 79-88. doi: 10.11729/syltlx20190113
Citation: GUO Xiangdong, ZHANG Pingtao, ZHAO Xianli, et al. The compliance verification of thermodynamic flowfield in the large icing wind tunnel[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, 2020, 34(5): 79-88. doi: 10.11729/syltlx20190113

大型结冰风洞热流场符合性验证

doi: 10.11729/syltlx20190113
基金项目: 

国家重点基础研究计划 2015CV755800

详细信息
    作者简介:

    郭向东(1989-), 男, 陕西咸阳人, 硕士, 工程师。研究方向:结冰空气动力学, 两相流数值模拟。通信地址:四川省绵阳市涪城区二环路南段6号13信箱(621000)。E-mail:easterkuo@163.com

    通讯作者:

    郭向东, E-mail:easterkuo@163.com

  • 中图分类号: V211.7

The compliance verification of thermodynamic flowfield in the large icing wind tunnel

  • 摘要: 大型结冰风洞热流场符合性是大型结冰风洞适航应用的前提条件。为验证中国空气动力研究与发展中心3 m×2 m结冰风洞热流场符合性,建立了结冰风洞热流场符合性验证方法;针对主试验段构型,开展了热流场符合性验证试验,考察了试验段气流总温、试验段气流速度和喷嘴干空气射流对热流场空间均匀性和时间稳定性的影响,获得了试验段气流总温修正关系,形成了3 m×2 m结冰风洞主试验段热流场控制包线。结果表明:基于目前制冷系统性能,降低气流总温和提高气流速度会减弱试验段热流场空间均匀性,但对气流总温时间稳定性并无显著影响;喷嘴干空气射流会提高试验段气流总温,但对试验段模型区内热流场品质并无显著影响;在主要试验条件下,3 m×2 m结冰风洞热流场品质基本满足SAE ARP 5905-2003要求。
  • 图  1  3 m×2 m结冰风洞

    Figure  1.  The CARDC icing wind tunnel

    图  2  结冰风洞总温探针安装位置示意图

    Figure  2.  The position of total temperature probes mounted in the CARDC icing wind tunnel

    图  3  结冰风洞热流场符合性验证方法流程图

    Figure  3.  The flow diagram of the compliance verification method of thermodynamic flowfield of the icing wind tunnel

    图  4  总温探针和温度格栅

    Figure  4.  Total temperature probe and temperature grid

    图  5  温度格栅测点位置矩阵

    Figure  5.  Measurement point position matrix of the temperature grid device

    图  6  试验段气流总温空间分布云图

    Figure  6.  Spatial distribution of the total temperature in the test section

    图  7  试验段模型区气流总温空间偏差标准差和最大绝对值

    Figure  7.  The standard deviation and maximum absolute value of the spatial deviation of airflow total temperature in the model area of the test section

    图  8  试验段中心线处气流总温时间偏差变化曲线

    Figure  8.  Profiles of the time deviation of the airflow total temperature in the centerline of the test section

    图  9  试验段中心线处气流总温时间偏差标准差和最大绝对值

    Figure  9.  The standard deviation and maximum absolute value of the time deviation airflow total temperature in the centerline of test section

    图  10  试验段中心线处气流总温修正关系和不确定度

    Figure  10.  The correction relationship and uncertainty of the airflow total temperature in the centerline of the test section

    图  11  试验段中心线处气流总温与风洞测量总温之差

    Figure  11.  The difference between the total temperature in the centerline of the test section and the wind tunnel total temperature

    图  12  3 m×2 m结冰风洞主试验段热流场控制包线

    Figure  12.  The thermodynamic flowfield operating envelop of CARDC icing wind tunnel in the main test section

    表  1  试验段尺寸参数

    Table  1.   The test section size parameters

    Test section Dimension
    Height/m Width/m Length/m
    Maintest section 2 3 6.5
    Secondarytest section 3.2 4.8 9.0
    High speed test section 1.5 2 4.5
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    表  2  结冰风洞热流场品质指标

    Table  2.   The quality index of thermodynamic flowfield of icing wind tunnel

    Items Static air temperature
    Ts < -30 ℃ -30 ℃ < Ts < 5 ℃
    Measurement instrumentation
    maximum uncertainty
    ±2.0 ℃ ±0.5 ℃
    Spatial uniformity ±2.0 ℃ ±1.0 ℃
    Temporal stability ±2.0 ℃ ±0.5 ℃
    下载: 导出CSV

    表  3  温度场校测工况

    Table  3.   Test conditions of airflow total temperature measurement

    Parameter Value
    Tt/ ℃ -30, -20, -15, -10, -5, 0, 5
    vTS/(m·s-1) 40, 80, 120, 140
    pa/MPa 0.03, 0.40, 0.90
    Ta/ ℃ 80
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-09-10
  • 修回日期:  2019-11-15
  • 刊出日期:  2020-10-25

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    《实验流体力学》编辑部

    2021年8月13日