七孔探针的神经网络校准与制造偏差分析.pdfVIP

第 卷 第 期 实 验 力 学 Vol.20 20 3 No.3 年 月 2005 9 Se.2005 JOURNALOFEXPERIMENTALMECHANICS p 文章编号: ( ) 1001-4888 200503-0473-06 七孔探针的神经网络校准与制造偏差分析* 张震宇,明 晓 (南京航空航天大学 航空宇航学院,江苏 南京 ) 210016 摘要:作为一种可以同时获得流动速度的大小和方向、以及总压和静压的气动测量装置,七孔探 针能够被广泛应用于各种大角度的流动测量。但是它的校准过程周期很长,代价昂贵,影响了 探针的推广和批量制造。神经网络算法被用于该探针的校准过程,弥补常规校准方法的不足; 在掌握足够多数据点的前提下,一个经过优化的神经网络结构使得对校准精度的提高和进一步 改善大角度条件下的探针性能成为可能;同时本文利用CFD数值方法分别模拟了两根探针的不 可压绕流流动,实现其数值校准过程,通过对结果的比较和对探针制造过程中产生的典型的制 造偏差进行分析,研究了典型制造偏差对校准系数和校准精度的影响。 关键词:流体力学;七孔探针;神经网络;校准;数值模拟 中图分类号: 文献标识码: V211.3 A 1 引言 七孔探针是一种能够同时获得流场中流动的速度的大小和方向、以及总压和静压的气动测量装置, 它主要依靠其头部七个孔道中气流压力的相对大小判断气流速度的大小与方向,并根据参考压力和速 度得到头部附近气流的平均压力大小。所测量来流相对于探针轴线的角度可以达到 。 世 70º 80º 20 ～ [ ,] 1 2 纪 年代以来七孔探针被广泛用于大角度复杂流动的测量 。 80 长期以来,两方面的因素制约了七孔探针测量系统的研制与开发。首先,七孔探针外形简单,与五 孔探针等测量元件类似,但基于大角度测量的需要,其需要校准的状态数通常在 2 量级以上,否则很 10 难同时满足测量角度范围与校准精度两方面的要求,且每支探针都必须进行校准,因此校准周期冗长、 代价昂贵;其次,七孔探针对于加工精度的要求较高,使得该器件的制造一直未实现批量生产,而且对于 制造过程中实际存在的不同类型的制造偏差的影响,到目前为止国际上一直未见报道。直接针对上述 问题,本文以神经网络算法改进其在不可压流动中的校准技术,用数值方法模拟校准过程并研究制造偏 差的影响。基于已有的校准实验数据,验证了高精度神经