Способ градуировки датчика термоанемометра с нагретой нитью в области малых скоростей газовых потоков Советский патент 1991 года по МПК G01P5/12 G01P21/00 

Изобретение относится к метрологии и экспериментальной аэродинамике и может быть использовано для градуировки датчиков термоанемометра для измерения малых скоростей газовых потоков

Целью изобретения является повышение точности за счет исключения погрешности, вызванной влиянием нарастающего пограничного слоя потока на профиль скорости в рабочем участке аэродинамической трубы,

На чертеже представлена схема устройства, реализующего способ,

Устройство содержит входной патрубок 1 и диффузор 2, соединенный с помощью

фланцев 3 с входным патрубком 1 Имеется также форкамера 4, соединенная с диффузором 2 и с выходным соплом 5 с помощью фланцев 6 и 7, приваренных к корпусу фор- камеры 4 Для измерения температуры воздушного потока предусмотрено гнездо с крышкой 8 Подвергаемый градуировке датчик устанавливается с помощью сменной втулки 9 в рабочем участке 10. На стенке форкамеры сделан отбор статического давления со штуцером 11 На выходе из сопла 5 установлен штуцер 12 отбора статического давления, а рабочий участок 10 снабжен штуцером 13 отбора статического давления. На рабочий участок 10 навинчивается дополнительное сопло 14.

о о

СА) 00

ю

Элементы 1 -10 образуют аэродинамическую трубу.

В основе способа лежит уравнение подобия конвективного теплообмена поперечно обтекаемого цилиндра (нить датчика термоанемометра):

E2 Eo + BUn.

(1)

где Е - напряжение питания нити датчика;

U - скорость газового потока;

В и п - константы.

При постоянстве расхода можно записать уравнение неразрывности

UlPiFi U2P2F2,

(2)

где Ui и U2 - среднерасходные скорости в выходных сечениях первого и второго сопел;

FI и F2 - площади выходных сечений этих сопел, задающих площади сечений потоков;

Pi и РЗ - плотности воздушного потока.

Среднерасходные скорости Ui и U2 отличаются от их значений в центре мерных сечений Uoi и Uo2 за счет наращивания вниз по потоку пограничного слоя, в связи с чем необходимо знание коэффициента заполнения профиля скорости К, представляющего собой отношение среднерасходной скорости U к скорости в ядре течения 1)0

K-U/Uo .

(3)

Для определения значения К необходимо проинтегрировать измеренные профили скорости

JA

Uo

df ,

(4)

где Ui - местная скорость в данной точке

мерного сечения;

F - площадь мерного сечения,

При этом скорость потока, обтекающего

чувствительный элемент датчика, будет

профиля скорости во всем диапазоне скорости равен 1 (К2 1, т.е. 02 Uo2), поэтому

Dm - fi Uo1 Ki Fi

(6)

Для реализации способа градуируемый датчик с помощью сменной втулки 9 устанавливается в рабочем участке аэродинамической трубы за первым соплом 5, а измерение скорости потока Uo2 проводится за вторым соплом 14 с помощью штуцера 13 отбора статического давления.

Затем по формуле (6) при заранее измеренных Ki, FI и F2 определяется значение скорости Uo потока, обтекающего чувствительный элемент.

По выходному сигналу датчика и значению Uoi для различных значений скорости

строят градуировочную кривую термоанемометра с учетом влияния нарастающего пограничного слоя в виде коэффициента Ki. Формула изобретения Способ градуировки датчика термоанемометра с нагретой нитью в области малых скоростей газовых потоков, заключающийся в расположении датчика скорости в изме- ряемом потоке в рабочем участке аэродинамической трубы, последующем ускорении потока до получения минимально измеряемого значения скорости, измерении выходного сигнала датчика, измерении скорости на выходе аэродинамической трубы, по которой определяют значение скорости потока, обтекающего датчик, и градуировочную зависимость датчика, отличающийся тем, что, с целью повышения точности за счет исключения погрешности, вызванной влиянием нарастающего

0 пограничного слоя потока на профиль скорости в рабочем участке аэродинамической трубы, предварительно измеряют в заданном диапазоне профили скоростей в рабочем участке аэродинамической трубы,

5 определяют коэффициенты заполнимости этих профилей Ki и их зависимость от скорости потока Uoit. обтекающего датчик, значение которой определяют по формуле:

Изобретение относится к измерительной технике и метрологии и может быть использовано для градуировки датчиков термоанемометра с нагретой нитью в области малых скоростей газового потока. Целью изобретения является повышение точности за счет исключения погрешности, вызванной влиянием нарастающего пограничного слоя потока на профиль скорости в рабочем участке аэродинамической трубы. Градуируемый датчик устанавливается с помощью сменной втулки 9 в рабочем участке 10 аэродинамической трубы. С помощью штуцера 13 отбора статического давления определяют скорость Vo2 на выходе трубы и Vo2 F по формуле Voi -p- -р- определяют скорость потока, обтекающего чувствительный элемент датчика, где Fi, Ki - так называемый коэффициент заполнимости профиля скорости; F2 и FI - площади сечений потока на выходе и в рабочем участке аэродинамической трубы. Зная значения выходного сигнала датчика и скорости Voi, определяют градуировочную кривую термоанемометра 1 ил (Л

U02 К2 Р2 F2

К2 F2

Ki Pi FI

(5)

поскольку Pi P2.

На срезе второго сопла ядро потока с равномерным распределением по средней скорости (во времени) занимает все выходное сечение, а коэффициент заполнимости

50

. fa Uou Ki Fi

где Ucm - скорость на выходе аэродинамической трубы;

55р2 - площадь сечения потока на выходе

аэродинамической трубы;

FI - площадь сечения потока в рабочем участке аэродинамической трубы.

7 J

2

;

7777777777777/////////////////У///////,

/Ж

A

8 7

/

JL

У

12 П

П

/У////

/Ж

11