Способ определения погрешности пневмометрических зондов при измерении пульсирующего давления Советский патент 1985 года по МПК G01L27/00 

Изобретение относится к исследованию периодически пульсирунлцих потоков, преимущественно проточной части турбомашин.

Цель изобретения - снижение трудоемкости определения погрешности за счет обеспечения возможности раздельного измерения погрешности от несимметрии сопротивлений гидравлического тракта и от различных углов натекания.

На фиг, 1 представлена схема установки, реализующей предлагаемый способ; на фиг. 2 - зависимость показаний пневмометрического зонда от угла натекания; на фиг. 3 - зависимость изменения угла натекания потока на пневмометрический зонд от времени; на фиг. 4 - зависимость изменения давления потока от времени.

Пневмометрический зонд 1. с измерительной линией 2 устанавливают непосредственно в поток воздуха с постоянной скоростью и давлением Р.. Воздух подается от компрессора в аэродинамическую трубу 3 через сопло 4. Полное давление этого потока воздуха измеряется датчиком 5. Измерение давления потока воздуха пневмометрическим зондом 1 с измерительной линией 2 проводят при различных углах натекания его на этот зонд, для чего пневмометрический зонд 1 поворачивают в плоскости измерения и получают зависимость показаний пневмометрического зонда 1 от угла натекания (фиг, 2).

Величину давления потока воздуха, измеряемую пнёвмометрйческим зондом, регистрируют монометром 6.

Измерительную линию 2 дополнительно соединяют с рабочей камерой 7, в которую подают жидкость из подводящей магистрали при открытом вентиле 8. В рабочую камеру 7 устанавливают термометр 10.

Моделирование пульсирующего потока происходит следующФ образом.

Поток воздуха с постоянным давлением Р, проходя через тракт пневмометрического зонда 1 и измерительную линшо 2, поступает в рабочую камеРУ 7.

При открытии вентиля 8 в рабочую камеру 7 поступает жидкость, которая образует гидропоршень 9. Поскольку известно, что режим течения в гидравлическом тракте пневмометрического зонда 1 ламинарный практически при любой амплитуде пульсации давления, задаваемые значения амплитуды пульсации выбирают из неравенства Р. Р и Р Р. Гвдропоршень 9, сдавливая воздух в надпоршневом пространстве, создает давление Р, Р которое фиксируется манометром 6.

В этом случае воздух из надпоршневого пространства вытесняется че.рез измерительную линию 2 и тракт пневмометрического зонда 1 навстречу потоку воздуха с постоянной скорость и давлением Р. При этом напор воды в подводящей магистрали соответствует установившемуся режиму системы: рабочая камера 7, измерительная линия пневмометрический зонд 1 и поток воздуха с давлением Р.

Измеряют хронометром время заполнения камеры 7 рабочей жидкостью и термометром 10 температуру воздуха в ней и определяют, сопротивление гидравлического тракта, вычисляют скорость заполнения рабочей камеры 7 жидкостью:

С - -Ь t

где h - высота рабочей камеры, при

котррой устанавливается давление Р;, t - йремя заполнения камеры. Рассчитывают расход воздуха, вытека(щего из рабочей камеры 7:

G C.Sp, где С - скорость заполнения камеры

7 жидкостью;

S - площадь гидропоршня; Р - плотность воздуха; Исходя из уравнения неразрывности Х 3 Д® 3 расход - воздуха, истекающего из приемного отверстия пневмометрического зонда 1.

Далее определяют скорость потока воздуха, истекающего из пневмометрического зонда 1:

С , F.

где F - площадь сечения приемного

отверстия пневмометрического зонда 1;

Р - плотность воздуха, истекающего из пневмометрического зонда 1;

Р Ei

R . т где Р- - задаваемое давление воздух в рабочей камере 7; R - газовая постоянная; Т - температура воздуха в рабо чей камере 7. После этого находят коэффициент сопротивления гидравлического тракт пневмометрического зонда 1 с измери тельной линией 2 при амплитуде давления , е - J Е h С где АР - разность давленийдР Р,-Р С - скорость потока воздуха, истекающего из пневмометрического зонда 1. Для определения коэффициента сопротивления гидравлического тракта пневмометрического зонда 1 с изме рительной линией 2, при амплитуде давления Р Р, закрьгеают вентиль 8 и открывают сливной вентиль 11, рег лируют расход сливаемой воды до мо.мента установления давления воздуха в рабочей камере 7 Pj Р. Измерения параметров и расчеты искомых величин проводятся аналогич но приведенным, т.е. определяют коэ фициент сопротивления гидравлическо го тракта пневмометрического зонда с измерительной линией 2 при прохож дении через него потока воздзгха в прямом и обратном направлениях. Далее расчетным путем определяют погрешность измерения, которая сост ит из двух составляющих на угол нат кания и на несиммётрию сопротивлени гидравлического тракта пневмометри- ческого зонда 1 с. измерительной линией 2, Погрешность на угол натекания находится следующим образом. Строят зависимость изменения угла натекания потока на пневмометрический зрнд от времени (фиг. 3). Используя зависимость, представленную на фиг. 2, выраженную в виде ,), -давление, регистрируемое зондом, при нерасчетном угле натекания; -давление, регистрируемое зондом, при расчетном угле натекания; .и - угол натекания потока на зонд и / (Т) , определяют действительные значения давления в потоке в приемном отверстии зонда (фиг. А) следующим образом. Например, при фиксированном значении времени 1), (фиг. 3) определяют угол натекания потока на зонд Л f) , затем по графику (фиг. 2) определяют коэффициент tf и вычисляется давление Рр Р РО . Полученную зависимость Рд от временив интегрируют за период пульсации и 6 результате получают погрешность, связанную с изменением угла натекания потока на зонд. Составляющие погрешности на несимметрию сопротивлений гидравлического тракта пневмометрического зонда с измерительной линией рассчитьгаают, исходя из решения дифференциального уравнения колебаний жидкости в трубе: Р, (1)4-2hP, (С)+У (C)P(C), где Р, (t}- давление на выходе из измерительного тракта; h - удельный коэффициент сопротивления, h СА)О - собственная частота колебаний потока без трения и СО-о (I.v), где - длина гидравлического тракта; V - объем гидравлического тракта; а - скорость звука, p(J)),(i:), Давление во. входном отверстии зонда Tj,(1)) А.РО.. cos«.ot+Jf), где ГО - вынужденная частота колебаний;Jf - фазовый сдвиг. При колебаниях потока с трением собственная частота определяется по формуле о, ср - Y 1 CV V F / где Ьс -кинематическая вязкость; -удельный коэффициент сопротивления, учитывающий влияние концов и направления течения в трубке;

Ajrt средний коэффициент, А. (А,+Аг)о,5 и

d

Д t ,д |JJ J

нематическая вязкость, d - диаметр трубки. Решая дифференциальное уравнение, находят

P,(),o(co5QoT, ) .

.

-Tcpi - c) ср о

Условием склейки решений является равенство Р(0) Р/(Т), где Т - период пульсации, которое достигается подбором PJ(0).

Полученная зависимость Pi (i)

,

интегрируется с учетом различия сопротивлений гидравлического тракта. В результате интегрирования получают среднее давление P , которое сравнивают со средним и получают

погрешность дР, .

Суммарная погрешность определяется алгебраическим суммированием, так как лР| может иметь лубой знак - это зависит от конструкции

риемной части зонда, а иР имеет всегда отрицательный знак. -Расчеты погрешностей &Р осуществляются на ЭВМ.

СПОСОБ ОПРЕЛЕЛЕНИЯ ПОГРЕШНОСТИ ПНЕВМОМЕТРИЧЕСКИХ ЗОНДОВ ПРИ ИЗМЕРЕНИИ ПУЛЬСИРУЮЩЕГО ДАВЛЕНИЯ, включающий установку зонда в поток, создание различных углов натекания на зонд, моделирование пульсаций потока в тракте зонда,измерение давлений в тракте и определение погрешности путем сравнения измеренных давлений с эталонными, отличающийся тем, что, с целью уменьшения трудоемкости, создают поток с постоянной скоростью и давлением, пульсации потока в тракте зонда создают путем подачи давления на выход тракта,при этом измеряют расход и температуру воздуха в тракте,определяют его пнёвмосопротивление и составлякнцие погрешности измерения давления на угол натекания и на несимметрию сопротивлений гидравли- S ческого тракта, а погрешность (Л определяют как их сумму.