【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及總溫傳感，尤其涉及一種總溫受感器性能分析方法。
技術介紹
1、總溫作為流場滯止參數，是支撐超聲速飛行器發動機操控、飛行控制、結構熱防護等攻關研制的關鍵參數，尤其在吸氣式沖壓發動機控制方面，對總溫參數的高精度實時測量是確保飛行器安全、穩定、高效飛行的前提，然而高溫條件下由于輻射、傳導、滯止等因素影響，會導致輻射誤差、傳導誤差以及速度誤差，其主要影響因素是滯止腔壁面溫度、空氣物性、流動速度、偶絲根部溫度等。
2、但以上因素無法通過理論計算及試驗手段獲取，從而在設計初期無法實現對受感器性能的準確評估，導致無法開展設計的快速優化，所以亟需提出一種適用于高溫條件下的總溫受感器測溫性能分析方法，支撐總溫受感器設計，實現高效迭代設計，大幅縮短研制周期。
技術實現思路
1、本專利技術提供了一種總溫受感器性能分析方法，能夠解決現有技術中無法在設計階段對用于高溫環境的總溫受感器的測溫性能進行準確分析導致研制周期長的技術問題。
2、根據本專利技術的一方面，提供了一種總溫受感器性能分析方法，受感器包括滯止結構、熱電偶絲和偶絲支座，滯止結構具有滯止腔，熱電偶絲通過偶絲支座設置在滯止腔內，方法包括：
3、建立受感器的結構模型，并根據結構模型建立有限元網格模型；
4、基于有限元網格模型根據邊界條件、湍流模型、輻射模型、受感器各部分結構的材料物性參數以及受感器工況通過cfd流體仿真，迭代計算熱電偶絲的熱節點溫度tg，當計算得到的熱節點溫度tg收斂時停止
5、根據各部分結構的材料物性參數、滯止腔內流體參數、滯止腔內壁面溫度tw和熱電偶絲根部溫度tb的數值計算得到受感器測量總溫的速度誤差δtv、輻射誤差δtr和傳導誤差δtc；
6、根據速度誤差δtv、輻射誤差δtr和傳導誤差δtc計算得到受感器測量總溫的綜合誤差δt。
7、進一步地，各部分結構的材料物性參數包括材料密度、材料比熱、材料導熱系數和材料表面發射率。
8、進一步地，滯止腔內流體參數包括氣流定性溫度tf、氣流速度v、氣流馬赫數m、氣流靜壓ps、氣流密度ρ、氣流比熱比k、氣流比熱cp、氣流動力粘度μ、氣流導熱系數λ和普朗特數pr。
9、進一步地，根據各部分結構的材料物性參數、滯止腔內流體參數、滯止腔內壁面溫度tw和熱電偶絲根部溫度tb的數值計算得到受感器測量總溫的速度誤差δtv、輻射誤差δtr和傳導誤差δtc包括：
10、根據普朗特數pr、氣流比熱比k和氣流馬赫數m或者根據普朗特數pr、氣流速度v和氣流比熱cp計算得到受感器測量總溫的速度誤差δtv；
11、根據氣流密度ρ、氣流速度v、氣流動力粘度μ、普朗特數pr和氣流導熱系數λ計算得到對流換熱系數h；
12、根據熱電偶絲的熱節點表面發射率ε、熱電偶絲的熱節點溫度tg、對流換熱系數h和滯止腔內壁面溫度tw計算得到受感器測量總溫的輻射誤差δtr；
13、根據熱電偶絲的熱節點溫度tg、熱電偶絲根部溫度tb、對流換熱系數h、熱電偶絲的導熱系數λ0計算得到受感器測量總溫的傳導誤差δtc。
14、進一步地，通過以下公式根據普朗特數pr、氣流比熱比k和氣流馬赫數m計算得到受感器測量總溫的速度誤差δtv：
15、
16、上式中，γo表示裸露熱電偶絲的恢復系數，tt表示總溫的理論計算值。
17、進一步地，通過以下公式根據普朗特數pr、氣流速度v和氣流比熱cp計算得到受感器測量總溫的速度誤差δtv：
18、
19、進一步地，通過以下公式根據熱電偶絲的熱節點表面發射率ε、熱電偶絲的熱節點溫度tg、對流換熱系數h和滯止腔內壁面溫度tw計算得到受感器測量總溫的輻射誤差δtr：
20、
21、上式中，σ表示黑體輻射常數。
22、進一步地，通過以下公式根據熱電偶絲的熱節點溫度tg、熱電偶絲根部溫度tb、對流換熱系數h、熱電偶絲的導熱系數λ0計算得到受感器測量總溫的傳導誤差δtc：
23、
24、上式中，l表示熱電偶絲伸出支撐端面的長度，s表示偶絲端面周長，a表示偶絲截面面積。
25、進一步地，通過以下公式根據速度誤差δtv、輻射誤差δtr和傳導誤差δtc計算得到受感器測量總溫的綜合誤差δt：
26、δt＝δtv+δtr+δtc。
27、進一步地，滯止腔內流體參數的值均采用均值。
28、應用本專利技術的技術方案，提供了一種總溫受感器性能分析方法，該方法針對初步確定的受感器結構建立結構模型，并根據結構模型建立有限元網格模型，借助cfd仿真分析獲取滯止腔內流體參數、滯止腔內壁面溫度和熱電偶絲根部溫度這些影響測溫性能的關鍵參數的數值，之后結合傳熱學理論，分別計算出輻射誤差、傳導誤差以及速度誤差，進而得到綜合誤差。該方法綜合考慮了多個維度的影響因素，通過cfd仿真分級加理論計算的技術手段，實現了高溫總溫受感器測溫性能準確評估，簡單實用，實施方便有效，可行性強，能夠為高溫總壓受感器性能分析提供必要支撐。
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1.一種總溫受感器性能分析方法，其特征在于，所述受感器包括滯止結構、熱電偶絲和偶絲支座，所述滯止結構具有滯止腔，所述熱電偶絲通過所述偶絲支座設置在所述滯止腔內，所述方法包括：
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，各部分結構的材料物性參數包括材料密度、材料比熱、材料導熱系數和材料表面發射率。
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述滯止腔內流體參數包括氣流定性溫度Tf、氣流速度V、氣流馬赫數M、氣流靜壓Ps、氣流密度ρ、氣流比熱比k、氣流比熱Cp、氣流動力粘度μ、氣流導熱系數λ和普朗特數Pr。
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，根據各部分結構的材料物性參數、滯止腔內流體參數、滯止腔內壁面溫度TW和熱電偶絲根部溫度Tb的數值計算得到所述受感器測量總溫的速度誤差ΔTV、輻射誤差ΔTr和傳導誤差ΔTc包括：
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，通過以下公式根據普朗特數Pr、氣流比熱比k和氣流馬赫數M計算得到所述受感器測量總溫的速度誤差ΔTV：
6.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，通過以下公式根據普
7.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，通過以下公式根據熱電偶絲的熱節點表面發射率ε、熱電偶絲的熱節點溫度Tg、對流換熱系數h和滯止腔內壁面溫度TW計算得到所述受感器測量總溫的輻射誤差ΔTr：
8.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，通過以下公式根據熱電偶絲的熱節點溫度Tg、熱電偶絲根部溫度Tb、對流換熱系數h、熱電偶絲的導熱系數λ0計算得到所述受感器測量總溫的傳導誤差ΔTc：
9.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，通過以下公式根據速度誤差ΔTV、輻射誤差ΔTr和傳導誤差ΔTc計算得到所述受感器測量總溫的綜合誤差ΔT：
10.根據權利要求1至9中任一項所述的方法，其特征在于，滯止腔內流體參數的值均采用均值。
...【技術特征摘要】
1.一種總溫受感器性能分析方法，其特征在于，所述受感器包括滯止結構、熱電偶絲和偶絲支座，所述滯止結構具有滯止腔，所述熱電偶絲通過所述偶絲支座設置在所述滯止腔內，所述方法包括：
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，各部分結構的材料物性參數包括材料密度、材料比熱、材料導熱系數和材料表面發射率。
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述滯止腔內流體參數包括氣流定性溫度tf、氣流速度v、氣流馬赫數m、氣流靜壓ps、氣流密度ρ、氣流比熱比k、氣流比熱cp、氣流動力粘度μ、氣流導熱系數λ和普朗特數pr。
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，根據各部分結構的材料物性參數、滯止腔內流體參數、滯止腔內壁面溫度tw和熱電偶絲根部溫度tb的數值計算得到所述受感器測量總溫的速度誤差δtv、輻射誤差δtr和傳導誤差δtc包括：
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，通過以下公式根據普朗特數pr、氣流比熱比k和氣流馬赫數...
【專利技術屬性】
技術研發人員：柏楠，董守磊，孫榮凱，王希洋，葉慶彬，
申請(專利權)人：北京自動化控制設備研究所，
類型：發明
國別省市：
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