[发明专利]修正风洞实验测压模型风压信号畸变的方法

摘要

本发明涉及风洞实验领域，特别是涉及一种修正风洞实验测压模型风压信号畸变的方法。该方法中测试管道长度采用常规尺子测量，测试管道的孔径修正采取注水称重法；压力扫描阀体积的测定是根据实测数据中的幅值比与相位两个参量与理论分析作比较，通过两个参量的加权计算，最后选取吻合度最高时的压力扫描阀体积预估值作为采集系统中压力扫描阀体积的参考值。本发明通过以实验和理论分析相结合，以测量测试管道长度、修正测试管道孔径和测定压力扫描阀体积为前提，通过傅里叶变换和逆变换对风洞实验测压模型风压信号的畸变进行修正，可以消除风压信号的失真。

主权项

1.修正风洞实验测压模型风压信号畸变的方法，其特征在于，包括以下步骤，步骤一，采用注水称重法修正测试管道的孔径，将测试管道的孔径出厂参数定为名义孔径，记为D_nom，测试管道的修正孔径记为D_cor，记L为测试管道的管长，M_L为管长的净重，M_{G_L}为测试管道注水后的满水重量，V_{W_L}为测试管道的容水体积，则最终得到的测试管道的修正孔径D_cor为V_{W_L}＝(M_{G_L}‑M_L)/ρ_W其中，ρ_W为水的密度；步骤二，将具有特定频率与幅值的振动信号送入密闭腔室，从而产生气流的流动以引起压力的变化；在密闭腔室上连接步骤一中的测试管道，将待检测体积的压力扫描阀与测试管道连接以采集输入信号S_(in)(t)和输出信号S_(out)(t)，输入信号S_(in)(t)和输出信号S_(out)(t)均为压力的时域信号；步骤三，将输入信号S_(in)(t)和输出信号S_(out)(t)做傅里叶变换后得到实测频响函数，并将该计算得到的实测频响函数与理论频响函数进行拟合，拟合出最佳的扫描阀体积V(mm³)；将输入信号S_(in)(t)和输出信号S_(out)(t)代入以下公式，其中，通过傅里叶变换将输入信号S_(in)(t)和输出信号S_(out)(t)的时域信号转变成频域上的信号，输出信号和输入信号转变后的频域信号分别为X_(ω)和Y_(ω)，其中ω为圆频率，ω＝2πf_j(j＝1，2，3，…，N)，f_j为一组振动信号的振动频率，j为各个振动信号的序号；上述公式的复数形式为，H(ω)＝|H(ω)|e^{‑i·arg(H(ω))}其中，H(ω)即为实测频响函数，|H(ω)|和arg(H(ω))分别为复数的模和角度；|H(ω)|和arg(H(ω))在频域上分别对应构成了幅值响应函数(ARF)和相位响应函数(PRF)；理论频响函数为上式中，P_r＝μC_p/λ其中，V_t为长度为L、半径为R的管道的容积，V_t＝πR²L；V(m³)为压力扫描阀的内部体积，σ为传感器无量纲增量，假设为零；K为常数，K＝1.402；γ为空气的比热容；c为声速，P₀为大气压，ρ_s为该P₀大气压下的空气密度；P_r为普朗特数，其中μ＝1.85×10⁵(p_a·s)，C_p＝1007(J/(kg·K))，λ为空气的动态粘度；J₀和J₂是第一类的0阶和2阶贝塞尔函数；α为剪切波数；n与φ为中间变量；步骤四，测量风洞实验测压模型的测压管道的实际长度，将步骤一中得到的修正孔径与步骤三中得到的压力扫描阀的体积代入风洞实验测压模型，对测压模型上的风压信号进行修正。