[发明专利]一种壁面剪应力测量方法

权利要求书

1.一种壁面剪应力测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：开启上位机，在上位机设定测量任务；

S2：准备待测件，设定来流速度；

S3：将平行阵列热线探头与热线风速仪组装连接，并将平行阵列热线探头搭载固定在机械臂上，对热线风速仪进行标定；

S4：标定完成后，控制机械臂将所述平行阵列热线探头沿着所述待测件的壁面的法向方向移动至待测点位置；

S5：判断所述平行阵列热线探头与壁面的距离是否满足预设要求；

S6：若所述平行阵列热线探头与壁面的距离满足预设要求，则热线风速仪对待测点位置处流场速度进行测量，得到流场中距离壁面不同高度的两个位置的速度信号；

S7：上位机对所述速度信号进行处理，得到测点处的剪应力大小。

2.根据权利要求1所述的一种壁面剪应力测量方法，其特征在于，在S3步骤中，所述平行阵列热线探头包括：

绝缘基底(11)，其上设有通风槽(16)；

第一热敏元件(12)，其两端分别固设于所述绝缘基底(11)上，所述第一热敏元件(12)横跨所述通风槽(16)；

第二热敏元件(13)，其与所述第一热敏元件(12)平行间隔设置，所述第二热敏元件(13)两端分别固设于所述绝缘基底(11)上，且横跨所述通风槽(16)。

3.根据权利要求2所述的一种壁面剪应力测量方法，其特征在于，所述平行阵列热线探头还包括：

第一覆铜导线(141)，固定在所述绝缘基底(11)表面，其一端与所述第一热敏元件(12)连接，另一端连接有第一导电接头(151)；

第二覆铜导线(142)，固定在所述绝缘基底(11)表面，与所述第一覆铜导线(141)平行间隔设置，其一端与所述第二热敏元件(13)连接，另一端连接有第二导电接头(152)；

所述第一导电接头(151)和第二导电接头(152)平行间隔设置。

4.根据权利要求1所述的一种壁面剪应力测量方法，其特征在于，在S1步骤中，所述上位机的测量任务包括测点位置分布和采样频率。

5.根据权利要求1所述的一种壁面剪应力测量方法，其特征在于，在S4步骤中，先对所述壁面的法向进行定位。

6.根据权利要求1所述的一种壁面剪应力测量方法，其特征在于，在S5步骤中，采用姿态位置传感器实时监控所述平行阵列热线探头与壁面的距离信号和姿态信号；

判断所述平行阵列热线探头与所述壁面的距离是否满足预设要求；

若不满足，则通过上位机控制机械臂进行调整使得所述平行阵列热线探头与壁面的距离满足预设要求。

7.根据权利要求2所述的一种壁面剪应力测量方法，其特征在于，在S5步骤中，先预估待测件近壁区粘性底层的厚度，并在上位机中设定测量时平行阵列热线探头与壁面的距离的预设要求，所述预设要求满足如下条件：h＜H－d，其中h为壁面与平行阵列热线探头的距离，H为近壁区粘性底层的厚度，根据来流速度和待测件尺寸进行预估，d为第一热敏元件与第二热敏元件的间隔。

8.根据权利要求2所述的一种壁面剪应力测量方法，其特征在于，

S7步骤中得到测点处的剪应力大小应满足以下公式：

τ_w＝μ(U₂-U₁)/d；

其中μ表示流体介质的动力粘度系数，U₁和U₂分别表示的是第一热敏元件和第二热敏元件距离壁面距离处的速度，d表示的是第一热敏元件与第二热敏元件的距离。

9.根据权利要求1所述的一种壁面剪应力测量方法，其特征在于，在S7步骤之后，还包括以下步骤：

S8：转移测量位置，重复步骤S5－S7。