[发明专利]采用引压管测量燃烧室中动态压力的修正方法

权利要求书

1.一种采用引压管测量燃烧室中动态压力的修正方法，其特征在于，包括如下步骤：1)构建动态压力传感器测点处压力脉动与燃烧室中引压孔附近压力脉动的比值关系，将这种比值关系写成以频率ω为自变量的表达式；

2)应用时，将动态压力传感器的测量结果进行傅里叶变换，再根据所述比值关系的表达式进行修正，得到修正后的测量结果；

步骤1)中所述比值关系的表达式通过理论公式计算方法得到或通过实验方法得到；

通过实验方法获取所述比值关系的表达式具体步骤如下：

(1)搭建用于模拟动态压力传感器实际测量环境的实验装置，所述实验装置包括用于模拟燃烧室的实验燃烧室、引压管、安装在所述实验燃烧室引压孔附近壁面上的动态压力传感器、安装在所述引压管上的动态压力传感器；

(2)同步记录安装在引压管上的动态压力传感器和安装在实验燃烧室壁面上的动态压力传感器的测量结果，再分别进行傅里叶变换并相除，即可获得动态压力传感器测点处压力脉动与燃烧室中引压孔附近压力脉动的比值关系的表达式；

所述实验装置的具体结构如下：所述实验装置的实验燃烧室由直管段、信号发生器、扬声器、扬声器固定箱体组成，所述直管段的一端通过过渡段与所述扬声器固定箱体的开口密封对接，所述扬声器正对着所述直管段安装在所述扬声器固定箱体内，所述信号发生器与所述扬声器相连，所述引压孔位于所述直管段的管壁上，所述引压管通过所述引压孔与所述直管段连通，所述实验燃烧室壁面上的动态压力传感器安装在所述直管段的管壁上，轴向上与所述引压孔位于所述直管段的同一圆周上，所述直管段的管壁上靠近所述引压孔还安装有温度传感器，所述直管段的管壁上更靠近所述扬声器位置设有高温气体支管入口，所述高温气体支管入口与所述扬声器之间的管壁上还安装有冷却装置，所述引压管上安装有动态压力传感器和冷却装置。

2.根据权利要求1所述的采用引压管测量燃烧室中动态压力的修正方法，其特征在于，所述引压管上安装的冷却装置相比于所述引压管上的动态压力传感器，更靠近于所述直管段，所述冷却装置为采用套管式水冷方式或者带肋片的风冷方式冷却的冷却装置；或所述引压管上安装的冷却装置安装在所述引压管的末端，为采用末端通惰性气体方式冷却的惰性气体吹扫装置。

3.根据权利要求2所述的采用引压管测量燃烧室中动态压力的修正方法，其特征在于，采用上述实验装置修正采用引压管测量燃烧室中动态压力的具体步骤如下：

1)运行直管段上靠近扬声器的冷却装置；

2)由高温气体支管入口向直管段中通入高温气体，通过温度传感器测量引压管安装处的气体温度；

3)在引压管安装处的气体温度达到与实际环境一致时，通过信号发生器和扬声器产生单频声波；

4)通过直管段和引压管上的动态压力传感器同时测量引压孔附近的动态压力P₀和引压管中的动态压力P_j，1≤j≤N，N为引压管上安装的动态压力传感器的数量；

5)改变信号发生器的信号频率，重复步骤4)，测量不同频率下引压孔附近和引压管中的动态压力；

6)对测得的数据进行傅里叶变换，计算不同频率下P_j与P₀的比值，即可得到所述比值关系的表达式，再获取幅值随频率变化的关系曲线H(ω)和相位随频率变化的关系曲线θ(ω)；

7)应用时，对引压管上动态压力传感器的测量值进行傅立叶变换，从关注的频率ω对应的傅立叶变换结果得到压力脉动的幅值和相位，将幅值除以H(ω)即得到修正后的幅值，将相位减去θ(ω)即得到修正后的相位，也即燃烧室中引压孔附近动态压力的幅值和相位。

4.根据权利要求3所述的采用引压管测量燃烧室中动态压力的修正方法，其特征在于，若引压管上安装的动态压力传感器为两个，所述燃烧室中引压孔附近动态压力的幅值和相位则为两组修正结果的平均值；

若引压管上安装的动态压力传感器为三个以上，所述燃烧室中引压孔附近动态压力的幅值和相位，由最小二乘法对通过不同动态压力传感器得到的修正结果进行处理后得到。

5.根据权利要求1所述的采用引压管测量燃烧室中动态压力的修正方法，其特征在于，采用理论公式计算方法得到的所述表达式的具体形式为：

(1)对于引压管末端封闭的单个动态压力传感器即引压管上仅安装有一个动态压力传感器的引压管动态压力测量系统，燃烧室中压力脉动P₀与动态压力传感器测量得到的压力脉动P₁之间的比值关系的表达式为：

P1P0(iω)=[cosh(yL0,1)+Qsinh(yL0,1)+sinh(yL0,1)tanh(yL1,e)]-1]]>

其中，L为引压管长度，下标0，1，e表示引压管沿程位置，0为引压管与燃烧室壁面连接处，1为动态压力传感器安装位置，e为引压管末端，Q为反射系数，y为引压管中声波传播常数，反射系数Q和引压管中声波传播常数y分别为：

Q=ωVcA1(1+2(γ-1)J1(E)EJ0(E))(2J1(W)WJ0(W)-1)]]>

y=ωc1+2(γ-1)J1(E)EJ0(E)2J1(W)WJ0(W)-1]]>

其中，

W2=R2(-iωρμ)]]>

E＝PrW

V、R、A分别表示动态压力传感器安装座内的腔体的体积、半径、截面积，ρ、μ、c分别表示引压管处于工作状态时其内气体的密度、气体粘性系数、声波传播速度，γ为气体定压比热容与定容比热容之比，P_r为气体普朗特数，J₀和J₁分别为第0阶和第1阶的第一类贝塞尔函数；

(2)对于引压管上安装有两个以上动态压力传感器且未设置冷却装置即引压管内温度梯度较小的引压管动态压力测量系统，理论上引压管上相邻动态压力传感器测得的压力脉动满足以下关系：

PjPj-1(iω)=[cosh(yLj-1,j)+Qsinh(yLj-1,j)+sinh(yLj-1,j)sinh(yLj,j+1)(cosh(yLj,j+1)-Pj+1Pj)]-1]]>

其中N>j≥1，N表示引压管上传感器的个数，P₀表示燃烧室中的压力脉动，P_j+1和P_j要求同步测量；

根据所有动态压力传感器测量得到的信号和相邻动态压力传感器测量结果之间的理论关系，依次从最靠近引压管末端的动态压力传感器开始往靠近引压管引压孔端递推，得到各个动态压力传感器位置处的压力脉动和燃烧室中的压力脉动的比值关系的所述表达式。