研究生课程报告_低速二维射流的热线测量.docVIP

PAGE  PAGE 9 实验报告 实验名称：低速二维射流的热线测量 实验目的： 用单丝热线探头风速仪，测量低速二维射流的平均流速分布和脉动 流速分布； 初步掌握和熟悉热线风速仪的使用方法； 熟悉测量数据的处理过程，包括信息的获取、频谱分析等。 实验仪器、设备 表1， 实验仪器、设备 设备名称主要参数单丝热线探头热线为5?的钨丝，枝杆长5mm风速仪自制四通道恒温式热线仪，（常用的）交流电源驱动坐标架两自由度，精度0.01mm, 多模式电控数字电压表和动态信号分析仪（CF-920）用于风速仪参数设置和动态特性检查，脉动电信号均方根值测量风扇落地风扇，提供测量流场 射流及探头设置等，见下图 用来形成流场的风扇和热线风速仪示意图： 实验原理： 对单丝热线探头风速仪，其输出电压的平均值与平均流速的关系为 标定完毕，a、 b、 n均为已知的。 测脉动流速时，脉动流速均方根值与单丝热线探头风速仪输出电压的均方根值关系，可由前式微分得到： 测得电压的平均值和电压的均方根值，由前两式求得单丝热线探头所处位置的气流平均流速和脉动流速均方根值 。 实验步骤： 特定截面位置的风扇流场的测定 （1） 通过机械装置，将热线探头移至距离风扇平面特定距离的位置； （2） 进行定点测量，纪录下足够长的时间内（约15s）电压值随时间的 脉动关系； （3） 实验结束，整理试验设备； （4）对数据进行处理，获得流场信息。 实验注意事项： （1） 应等流场相对稳定之后在进行采样； （2） 取样时间应该足够长，取样频率应最少为两倍流场脉动频率。 实验数据及数据处理： 热线风速仪的标定. (1) 原始数据： 根据公式，其中风洞落差系数为1.025，以及，从而算出不同电机频率下的来流速度，如下表2所示。 表2 电机的频率f(Hz), 压力传感器U(mv)，热线电压值E(v)和来流速度(m/s) f/Hz0151821242730333639E/V1.1752.222.352.4582.5622.6452.7212.8022.9042.962(mv)05988118163198234282338393V(m/s)06.06 7.41 8.58 10.08 11.11 12.08 13.26 14.52 15.65  即为风速，为各风速下的输出电压，f是频率,。 （2）标定结果和曲线 热线风速仪测量的流速V和其输出的电压E，理论上有如下近似关系：，a为流速为零时的输出电压值E0的平方,a=1.1175*1.175=1.380。令， ，，则得到线性关系：，用线性回归法可求得b，n。 把数据按上面的方法通过Origin拟合，得到方程 所以得到： ，,，。 图2 Origin最小二乘法拟合一次曲线 风扇流场测量 轴向距离：L=300mm 径向间距：Δl=40mm 径向范围 0～200mm 本人实验取点 第五点 I=200mm 1、位置参数 3 Δl l L 2、数据处理 速度信息 速度公式：，，， 即 E=2.20v，V=5.04m/s. 频谱分析 利用FFT算法对原始数据进行处理，获得如下时谱图： 原始数据曲线 时谱图 由上图可见，时谱图出现了几个峰值，但考虑到速度大小和其他影响因素，认为频率为19.5Hz。