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锥体后速度场与压力场的测量与分析

姚一鸣, 王洪伟

姚一鸣, 王洪伟. 锥体后速度场与压力场的测量与分析[J]. 气体物理, 2017, 2(5): 46-63. DOI: 10.19527/j.cnki.2096-1642.2017.05.006
引用本文: 姚一鸣, 王洪伟. 锥体后速度场与压力场的测量与分析[J]. 气体物理, 2017, 2(5): 46-63. DOI: 10.19527/j.cnki.2096-1642.2017.05.006
shu
YAO Yi-ming, Wang Hong-wei. Measurement and Analysis of Velocity and Pressure Distribution Behind a Cone[J]. PHYSICS OF GASES, 2017, 2(5): 46-63. DOI: 10.19527/j.cnki.2096-1642.2017.05.006
Citation: YAO Yi-ming, Wang Hong-wei. Measurement and Analysis of Velocity and Pressure Distribution Behind a Cone[J]. PHYSICS OF GASES, 2017, 2(5): 46-63. DOI: 10.19527/j.cnki.2096-1642.2017.05.006
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锥体后速度场与压力场的测量与分析

  • 1.

    北京航空航天大学能源与动力工程学院，北京 100191

  • 2.

    航空发动机气动热力国防科技重点实验室，北京 100191

详细信息
    作者简介:

    姚一鸣(1992-)男, 辽宁凌源, 北京航空航天大学能源与动力工程学院硕士研究生, 主要研究方向为叶轮机内部流动测量.通信地址:北京市海淀区学院路北京航空航天大学3馆314室(100191).E-mail:marswiz@yeah.net

  • 中图分类号: V411.3

Measurement and Analysis of Velocity and Pressure Distribution Behind a Cone

  • 1.

    School of Energy and Power Engineering, Beihang University, Beijing 100191, China

  • 2.

    National Key Laboratory of Science and Technology on Aero-Engine Aero-thermodynamics, Beijing 100191, China

摘要

    摘要
  • 摘要: 利用全流向十七孔压力探针，测量了Re=1.5×105与Re=3.0×105（基于锥体底面直径），攻角为0°，锥角为60°的圆锥体后流场速度与压力分布，并用烟线法进行了流场显示对比，得到了所述两种来流条件下锥体后流动速度场与压力场的详细实验测量数据.对速度与压力分布特征进行相关分析后，得到了两种来流条件下流场涡量ω与耗散熵产Sf云图.同时发现在两种来流条件下，锥体后流场可明显划分为3个区域.轴向速度Vz沿锥体轴线分布规律非常相似，均存在3个低速极值点，且锥体后流动驻点位置静压力均基本等于环境静压力.
    Abstract: The detailed measurements of velocity and pressure distribution behind a cone were obtained by using an omnidirectional 17-hole pressure probe. The cone angle is 60°, the attack angle is 0° and the inlet conditions are Re=1.5×105 and Re=3.0×105. The flow field was also visualized by smoke trace and compared with measurement result. Through the analysis of both the velocity and the pressure field, the distributions of vorticity and entropy production caused by viscous dissipation were obtained. For both the two inlet conditions, the distributions of axial velocity along the cone axis are exactly similar. Three low-speed extreme points were found, and one is over the stagnation point, the other two are under it. The flow field is easy to be divided into three subzones:main flow zone, shear zone, and inner-vortex zone. At the stagnation points of both the two flow fields, the static pressures are approximately equal to the environment static pressure.
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  • 引言

    旋成体外部绕流广泛存在于航空航天及军工领域, 同时作为一种外形规则的几何体, 其绕流的精确测量结果可以用于验证CFD计算的准确性.由于实际气体的黏性作用, 随着Re的增加, 该类物体后流动分离、倒流与涡的产生与发展使得流场的准确测量难度很大[1-3].

    圆锥体是一种基本的旋成体. Calvert对圆锥体的绕流研究证实, 在小锥角零攻角条件下, 圆锥体绕流尾迹基本不出现脱体现象; 增大锥体锥角, 保持零度来流攻角不变, 锥体后流场将呈现出关于旋转轴对称的涡环结构[4-9].

    现代流动测量方法主要有气动探针测量、热线测量、Doppler测速(laser Doppler velocimetry, LDV)和粒子图像测速(particle image velocimetry, PIV)等, 其中气动探针是唯一一种能够同时获得流动速度场和压力场的测量手段.从结构上分类, 气动压力探针可以分为单孔压力探针和多孔压力探针.传统的五孔、七孔压力探针测量角度范围(与探针轴线夹角)最大仅为75°[10-11], 不能满足锥体后涡流动结构的测量要求.本文采用的十七孔气动压力探针是一种新型的全流向气动压力探针, 该探针的最大测量锥角近160°, 且由于探针孔位对称, 该探针适宜采用探针分区配合插值算法的数据处理方式, 数据处理简单高效, 鲁棒性好, 准确度高[12-16].

    本文利用全流向十七孔压力探针测量了攻角为0°, Re=1.5×105与Re=3.0×105(基于锥体底面直径), 锥角为60°圆锥体后速度与压力分布.测量区域轴向范围0.08hc~2.46hc, 径向范围为0~1.60rc(hc为锥体轴向高度, rc为锥体底面半径).用烟线法进行了流场显示与探针测量结果对比, 得到了所述两种来流条件下锥体后速度与压力分布的详细实验数据, 并分析了锥体后速度与压力的分布特征, 得到了两种来流条件流场涡量与耗散熵产分布云图.

    1.   全流向十七孔气动压力探针

    1.1   十七孔压力探针结构

    所用十七孔气动压力探针模型、实物与球面测孔分布、坐标结构如图 1与图 2所示.其中, X轴正方向为球头中心至1号孔方向, Y轴正方向为球头中心至6号孔方向, Z轴正方向为球头中心至8号孔方向.气流速度由速度大小与方向决定, 速度方向与探针夹角可分解为偏航角α, 俯仰角β, 滚转角γ与锥角φ, 各测孔角度特性如图 3所示.所用十七孔气动探针头部直径d=7.5 mm, 支杆直径d1=3 mm, 压力测孔直径d2=0.3 mm.探针头部由黄铜加工而成, 测孔通过内直径为1 mm的气动软管连接压力变送器.

    图  1  十七孔气动压力探针头部实物图
    Figure  1.  17-hole pressure probe head
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    图  2  十七孔气动探针测孔分布与坐标结构[4]
    Figure  2.  Pressure port definition of 17-hole probe and coordinate system
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    图  3  十七孔气动探针2, 8, 14孔角度特性参数标定网格
    Figure  3.  Calibration grids of angle characteristic parameters for port 2, 8 and 14
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    1.2   十七孔压力探针标定与数据处理算法

    探针标定在北京航空航天大学能源与动力工程学院航空发动机气动热力重点实验室的亚声速校准风洞进行.风洞标定区气流湍流度小于1%, 角度平均偏差小于0.2°.

    十七孔气动探针标定角度范围见表 1, 角度标定步长为5°, 滚转角γ标定范围为0~150°, 标定点数共2 232个.由于测量在不可压范围内进行, 选定标定气流M=0.1, 各测孔压力采样率均为10 kHz, 每个标定点采集5 s以消除系统误差, 最终部分测孔角度特性参数和压力标定结果如图 3, 4所示.

    表  1  十七孔气动探针角度标定范围
    Table  1.  Angle ranges of 17-hole probe calibration
    parameters min values max values step sizes
    γ/(°) 0 150 5
    φ/(°) -180 175 5
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    图  4  十七孔气动探针部分测孔压力标定结果
    Figure  4.  Pressure calibration results of several ports for 17-hole probe
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    测量数据处理方面, 十七孔气动压力探针具有独特的方式.利用探针分区的方法, 可以将十七孔气动探针表面分为准五孔区和准七孔区.数据处理时, 先进行坐标转换, 将探针坐标转化为测量坐标.然后判断最大压力测孔, 根据测孔分区计算相应孔位的各项无量纲参数, 进行三维插值, 得出实际流动的各项无量纲特征参数.通过特征参数即可获得实际流动的速度值与压力值.

    1.3   十七孔压力探针测量误差分析

    在探针标定过程中, 同时采集了234个异于标定点位的压力值.利用1.2小节所述处理方法对这些测量点进行了数据处理, 将测量结果与风洞来流真实值进行求差对比, 得到该探针测量各参数的平均误差与误差标准差如表 2所示.

    表  2  所用十七孔气动探针测量平均误差和误差标准差
    Table  2.  Average error and standard deviation of measurement error for the used 17-hole probe
    flow parameters average magnitude of errors standard deviations
    velocity magnitude 1.52% 0.29%
    φ 0.25° 0.25°
    γ 0.31° 0.40°
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    2.   实验设备与方法

    2.1   位移机构及信号采集设备

    探针标定采用ROTADATA公司的双自由度位移机构, 该位移机构角度误差Δα＜0.2°.实验选用Rosemount 3051S1压力变送器.该压力变送器量程为－6.22~+6.22 kPa, 测量误差为满量程0.025%, 线性度Δδlinearity＜0.05%, 零点漂移非常小, 可以通过标准电阻箱将压力信号转化为电压信号用于采集.

    信号采集系统采用美国NI公司生产的PXI总线测试计算机接双PXI-6259型稳态采集卡, 该采集卡精度为16位, PXI同时具有32路通道输入, 满足探针标定及测量要求.

    2.2   十七孔压力探针测量误差分析

    实验所用锥体结构如图 5所示.整个实验件由铝制成, 外表面粗糙度低于1.6, 锥体锥角为60°, 底面直径dc=150 mm.

    图  5  圆锥体实验件结构
    Figure  5.  Structure of conic experimental sample
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    实验时, 实验件利用8根直径ϕ=0.1 mm金属弦穿过锥体表面通孔固定在4根垂直的金属杆上, 调节锥体轴线与来流方向相一致, 并保证在实验吹风过程中锥体无振动.测量以底面圆心为原点, z轴正向垂直底面向上, r轴为底面径向方向, 实验件结构如图 5所示.

    2.3   烟线法实验设备

    烟线显示实验前经过锥体轴沿轴向布置8根长度l=200 mm加热电阻丝, 烟迹由硅油加热产生, 电阻丝距锥体底面垂直距离见图 6.

    图  6  烟线法电阻丝分布
    Figure  6.  Resistance wire distributions for smoke trace experiment
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    2.4   探针测点分布与测量方法

    十七孔气动探针测量点布置如图 7所示, 该测点布置是根据烟线显示结果所设计, 测量区域轴向范围为0.08hc~2.46hc, 径向范围为0~1.60rc, 在驻点、涡环中心点和锥体边缘流动参数变化较为剧烈的区域进行了加密处理.

    图  7  实验测点分布
    Figure  7.  Distributions of measurement points
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    实验在北京航空航天大学能源与动力工程学院航空发动机气动热力重点实验室亚声速风洞进行, 风洞出口为圆形, 出口直径dw=400 mm, 风洞出口气流品质良好, 平均湍流度小于1.2%, 角度平均偏差小于0.2°.实验分别对表 3所示来流条件下锥体实验件后流场进行了测量.

    表  3  实验来流条件
    Table  3.  Inlet conditions
    No. angles of attack/(°) incoming flow speeds/(m/s) Re(based on rc)
    ① 0 15 1.5×105
    ② 0 30 3.0×105
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    由于探针支杆对测量准确性影响较大, 利用十七孔气动探针全流向测量的优势, 实验时, 探针支杆垂直于待测平面, 这样可以尽可能削弱支杆尾迹对待测平面内流场的影响.

    3.   实验设备与方法

    3.1   烟线法显示结果与分析

    图 8为来流Re=1.5×105锥体后流场烟线显示结果.从图中可以清晰看出来流经过锥体后, 在其后方1.8hc内形成了一个涡环, 该涡环关于锥体轴对称, 涡环中心位于r=0.92rc, z=1.0hc处, 流动驻点位于r=0, z=1.85hc处.

    图  8  来流Re=1.5×105烟线法流场显示结果
    Figure  8.  Smoke trace results on inlet condition of Re=1.5×105
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    3.2   十七孔气动压力探针测量结果与分析

    3.2.1   速度分布

    图 9为Re=1.5×105与Re=3.0×105锥体后速度分布与流线图.

    图  9  来流Re=1.5×105(左)与Re=3.0×105(右)锥体后速度分布与流线图
    Figure  9.  Post-cone distributions of velocity magnitude and streamlines on inlet condition of Re=1.5×105 (left) and Re=3.0×105 (right)
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    对比两图可知, 最大气流速度均位于锥体底部边缘(x≈1.2rc), 流场最大流速稍大于来流流速, 涡内流速相比涡环外部较低, 涡环外边缘存在速度梯度很大的剪切域.

    在涡环内部, 连接驻点和涡环中心直到锥体底面, 存在一个速度很低的环形低速区, 低速区包围的涡环区域流动速度变化较小, 内部流速明显高于环形低速区的流动速度.

    对于驻点以下位置, 根据速度分布可将流场划分为3个区域:涡环内部域、剪切域和主流域.通过驻点流线回溯, 得到构成Re=1.5×105来流条件涡环内部域和剪切域的气流来自于经过锥体底面边缘r=1.0rc~1.23rc范围.对于来流条件Re=3.0×105, 涡环内部域和剪切域的气流来自于经过锥体底面边缘r=1.0rc~1.32rc范围.

    Re=1.5×105来流条件下测得涡环中心坐标r=0.92rc, z=0.98hc, 驻点高度为1.85hc, 与烟线法显示结果一致.

    Re=3.0×105来流条件下, 涡环中心坐标r=0.92rc, z=0.76hc, 驻点高度为1.5hc.相比于来流Re=1.5×105流场, 涡环径向尺寸基本没有变化, 轴向范围明显缩短.涡环中心点z向位置降低22.45%, 驻点z向位置降低18.92%.

    图 10展示了Vz在r=0(锥体轴)位置z向分布, 可以发现对于两种来流条件, Vz在r=0位置分布非常相似: Vz在流动驻点以下流动方向均为z负方向, 而驻点以上流动方向均为z正方向.同时Vz沿z轴分布并非光滑, 而是存在3个低速极值点, 其中两个在驻点下方, 一个在驻点上方.两种来流条件下Vz低速极值点点位见表 4.

    图  10  两种来流条件锥体后r=0位置Vz分布
    Figure  10.  Post-cone distributions of Vz at r=0
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    表  4  r=0位置Vz低速极值点点位分布
    Table  4.  Low-speed extreme point distributions at position r=0
    low-speed extreme points for vz (z/hc) Re=1.5×105 Re=3.0×105
    1 1.29 0.92
    2 1.62 1.30
    3 2.00 1.69
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    3.2.2   压力分布

    图 11, 12分别展示了来流Re=1.5×105与Re=3.0×105锥体后静压分布与流线.其中压力用无量纲压力系数CPs, CPt表示, 计算公式如下:

    CPs=Ps−P012ρU20,CPt=Pt0−Pt12ρU20
    图  11  来流Re=1.5×105(左)与Re=3.0×105(右)锥体后CPs分布与速度矢量图
    Figure  11.  Post-cone distributions of static pressure and velocity vector on inlet condition of Re=1.5×105(left) and Re=3.0×105 (right)
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    图  12  来流Re=1.5×105(左)与Re=3.0×105(右)锥体后CPt分布与速度矢量图
    Figure  12.  Post-cone distributions of stagnation pressure and velocity vector on inlet condition of Re=1.5×105 (left) and Re=3.0×105 (right)
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    其中, Ps为测点静压, Pt为测点总压, P0为环境压力, Pt0为来流总压, ρ为空气密度, U0为来流流速.

    可以分辨流场存在一个明显的高压区和低压区, 高压区中心点位于流动驻点上方附近, 低压区中心点基本位于涡环中心处.相比于Re=1.5×105来流条件, Re=3.0×105来流条件下锥体后流场高、低压区中心位置均有所降低.两种来流条件驻点和涡环中心点CPs, CPt值见表 5.

    表  5  两种来流条件驻点与涡环中心点CPs, CPt值
    Table  5.  CPs and CPt values for both inlet conditions at stagnation points and vortex centers
    parameters Re=1.5×105 Re=3.0×105
    stagnation points vortex centers stagnation points vortex centers
    CPs 0.090 -0.467 0.003 -0.477
    CPt 0.840 1.397 0.915 1.376
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    图 13展示了r=0(锥体轴)无量纲静压系数CPs的z向分布.可以看到, 两种来流条件下CPs=0处z坐标均与驻点位置一致, 静压系数在经历了一个缓慢的先下降后上升过程后在驻点后逐渐趋于0.

    图  13  两种来流条件锥体后CPs轴向(r=0)分布
    Figure  13.  Distributions of CPs at r=0 for two inlet conditions
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    3.2.3   耗散熵产与涡量分布

    流动中的耗散熵产来源于流体黏性产生的耗散[17], 导致机械能向内能的不可逆转化.流体微元耗散熵产表达式如下:

    Sf=τij∂ujT∂xi+ρεT=μT(∂ui∂xj+∂uj∂xi−23⋅∂uk∂xkδij)∂uj∂xi+ρεT

    流动涡量:

    ω=∂Vz∂r−∂Vr∂z

    其中, τ为流体微团黏性应力, μ为动力黏性系数, T为温度, Vz为z向流动速度, Vr为r向流动速度.

    两种来流条件下锥体后流动涡量与耗散熵产分布云图如图 14, 15(其中Sf不包含湍流引起的黏性耗散熵产).

    图  14  来流Re=1.5×105(左)与Re=3.0×105(右)锥体后涡量分布
    Figure  14.  Post-cone distributions of vorticity on inlet condition of Re=1.5×105 (left) and Re=3.0×105 (right)
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    图  15  来流Re=1.5×105(左)与Re=3.0×105(右)锥体后Sf分布
    Figure  15.  Post-cone distributions of entropy production of dissipation on inlet condition of Re=1.5×105 (left) and Re=3.0×105 (right)
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    可以看到, 涡量与Sf值仅在剪切域相对较大且变化明显.锥体底面边缘存在整个流场最强烈的剪切作用, 而涡量与Sf的最大值也均出现在此处.在涡环内部域和主流域涡量基本为零, 由来流与锥体侧表面剪切产生的涡量在脱离锥体底面后在剪切域内沿涡环外侧向驻点流动, 流动过程中与涡环内部域和主流域的近似无旋流动相互作用, 涡量逐渐耗散, 在到达驻点之前剪切域内涡量基本耗散完全, 成为无旋流动.

    Sf的分布规律与涡量分布基本相同.在锥体底面边缘剪切作用最强的区域存在最大的黏性耗散, 可以看到Sf在该处存在峰值.而后3个流动区域逐渐掺混致流动剪切作用减弱, Sf逐渐趋于零.驻点附近由于流动汇合相比于其附近其他区域存在更强的剪切, 因而驻点附近Sf值也相对较大.

    4.   结论

    本文利用十七孔气动压力探针测量了零攻角两种来流Re下锥角为60°的圆锥体后速度场与压力场, 主要结论如下:

    (1) 利用全流向十七孔气动压力探针进行测量, 得到了所述两种来流Re下锥体后速度与压力的详细分布实验数据.

    (2) Re=1.5×105来流条件下涡环中心点r=0.92rc, z=0.98hc, 流动驻点高度为1.85hc; Re=3.0×105来流条件下涡环中心点r=0.92rc, z=0.76hc, 驻点高度为1.5hc.

    (3) 在流动驻点位置, 两种来流条件下静压均基本等于环境压力.

    (4) 根据Vz沿径向分布, 可将流场明显划分为3个区域:涡环内部域、剪切域和主流域.涡环内部平均流速大于剪切域, 在剪切域内存在较强的流动剪切作用, 同时涡量与耗散熵产Sf值相对较大且变化明显.

    (5) 对于两种来流条件, r=0位置, Vz沿锥体轴向分布特征相似, 均存在3个低速极值点, 其中两个在驻点下方, 一个在驻点上方.

    附录A.   实验测量数据

      A1  来流Re=1.5×105锥体后速度与压力分布部分测量值
      A1.  Parts of measured data of pressure and velocity on inlet condition of Re=1.5×105
    r/rc z/hc Vz/U0 Vr/U0 U/U0 Cps Cpt
    0.867 0.192 -0.006 40 0.058 59 0.086 28 -0.260 74 1.253 33
    1.000 0.192 0.131 57 0.080 64 0.172 55 -0.253 33 1.223 70
    1.133 0.192 1.087 29 0.086 76 1.094 57 -0.324 44 0.131 85
    1.267 0.192 1.060 01 0.298 68 1.101 29 -0.246 67 0.039 26
    1.400 0.192 1.040 76 0.264 03 1.073 89 -0.211 85 0.063 70
    1.533 0.192 1.030 68 0.230 98 1.056 40 -0.159 26 0.048 15
    0.000 0.231 -0.204 52 0.015 96 0.211 34 -0.287 41 1.242 96
    0.133 0.231 -0.206 51 0.025 00 0.211 35 -0.297 78 1.253 33
    0.267 0.231 -0.188 11 0.040 07 0.192 93 -0.291 85 1.254 81
    0.400 0.231 -0.197 98 0.062 91 0.211 35 -0.292 59 1.248 15
    0.533 0.231 -0.130 87 0.117 53 0.211 35 -0.291 11 1.246 67
    0.667 0.231 -0.080 56 0.030 14 0.086 28 -0.296 30 1.288 89
    0.800 0.231 -0.079 38 0.092 42 0.122 02 -0.264 44 1.249 63
    0.933 0.231 0.057 37 0.057 37 0.122 02 -0.264 44 1.249 63
    1.067 0.231 0.279 75 0.053 48 0.298 88 -0.260 74 1.171 85
    1.200 0.231 1.064 23 0.239 77 1.091 12 -0.268 15 0.082 96
    1.333 0.231 1.057 06 0.270 07 1.091 10 -0.245 93 0.060 74
    1.467 0.231 1.042 95 0.240 13 1.070 42 -0.185 93 0.045 19
    1.600 0.231 1.028 10 0.209 41 1.049 30 -0.151 11 0.054 81
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    1.600 1.615 0.944 41 -0.153 97 0.956 91 -0.118 52 0.207 41
    0.000 1.846 0.010 83 0.130 34 0.244 02 0.192 59 0.748 15
    0.133 1.846 0.087 77 -0.174 04 0.286 14 0.066 67 0.851 85
    0.267 1.846 0.123 56 -0.185 25 0.311 07 0.032 59 0.871 11
    0.400 1.846 0.173 18 -0.222 77 0.355 73 -0.035 56 0.909 63
    0.533 1.846 0.186 18 -0.244 84 0.311 08 0.025 93 0.877 78
    0.667 1.846 0.273 63 -0.257 62 0.376 07 0.051 11 0.808 15
    0.800 1.846 0.423 62 -0.271 09 0.503 07 0.029 63 0.718 52
    0.933 1.846 0.565 56 -0.285 88 0.634 00 -0.020 00 0.620 00
    1.067 1.846 0.703 83 -0.291 75 0.761 90 0.072 59 0.349 63
    1.200 1.846 0.830 58 -0.263 11 0.871 26 -0.067 41 0.311 85
    1.333 1.846 0.908 21 -0.213 70 0.933 06 0.009 63 0.123 70
    1.467 1.846 0.913 78 -0.167 97 0.929 09 -0.088 15 0.228 89
    1.600 1.846 0.875 09 -0.124 65 0.883 95 -0.073 33 0.295 56
    0.067 1.885 0.038 02 0.121 54 0.244 00 0.075 56 0.865 19
    0.200 1.885 0.131 35 -0.176 90 0.286 12 0.058 52 0.860 00
    0.333 1.885 0.183 42 -0.212 27 0.355 70 0.007 41 0.866 67
    0.467 1.885 0.167 89 -0.244 08 0.311 06 0.062 96 0.840 74
    0.133 2.000 0.166 50 -0.166 50 0.345 07 0.063 70 0.817 78
    0.267 2.000 0.168 98 -0.207 59 0.298 83 0.082 22 0.828 89
    0.400 2.000 0.210 66 -0.219 25 0.322 78 0.065 93 0.830 37
    0.533 2.000 0.280 23 -0.218 23 0.355 69 0.071 11 0.802 96
    0.667 2.000 0.392 22 -0.233 50 0.456 47 0.057 78 0.734 81
    0.800 2.000 0.523 09 -0.246 90 0.578 67 0.041 48 0.625 19
    0.933 2.000 0.624 45 -0.267 24 0.679 23 0.025 93 0.514 81
    1.067 2.000 0.746 08 -0.246 89 0.785 88 0.009 63 0.375 56
    1.200 2.000 0.840 62 -0.211 85 0.866 93 -0.052 59 0.304 44
    1.333 2.000 0.891 78 -0.174 63 0.908 78 0.009 63 0.168 15
    1.467 2.000 0.882 33 -0.133 13 0.892 34 -0.120 74 0.328 15
    1.600 2.000 0.840 27 -0.091 03 0.845 23 -0.148 89 0.437 78
    0.067 2.038 0.118 88 -0.072 17 0.211 31 0.146 67 0.808 89
    0.200 2.038 0.192 78 -0.162 48 0.311 03 0.147 41 0.756 30
    0.333 2.038 0.216 65 -0.203 16 0.311 03 0.068 15 0.835 56
    0.467 2.038 0.264 85 -0.201 89 0.334 11 0.067 41 0.821 48
    0.000 2.231 0.414 70 0.004 87 0.422 59 0.033 33 0.788 89
    0.133 2.231 0.433 02 -0.075 88 0.448 22 0.057 04 0.742 96
    0.267 2.231 0.468 29 -0.115 32 0.495 52 0.051 11 0.704 44
    0.400 2.231 0.502 17 -0.156 99 0.538 72 -0.042 96 0.754 07
    0.533 2.231 0.607 38 -0.203 67 0.656 98 -0.101 48 0.671 85
    0.667 2.231 0.715 18 -0.217 07 0.766 73 -0.036 30 0.451 11
    0.800 2.231 0.584 98 -0.192 47 0.616 04 0.034 81 0.587 41
    0.933 2.231 0.695 58 -0.192 31 0.721 71 0.025 19 0.456 30
    1.067 2.231 0.793 79 -0.179 21 0.813 78 -0.006 67 0.347 41
    1.200 2.231 0.857 57 -0.153 12 0.871 18 -0.010 37 0.254 81
    1.333 2.231 0.875 61 -0.120 62 0.883 90 -0.033 33 0.255 56
    1.467 2.231 0.858 16 -0.087 02 0.862 60 -0.065 93 0.325 19
    1.600 2.231 0.797 60 -0.060 03 0.799 95 -0.034 81 0.397 78
    0.000 2.385 0.573 29 0.003 90 0.585 05 0.012 59 0.646 67
    0.133 2.385 0.584 02 -0.044 20 0.597 63 0.018 52 0.625 93
    0.267 2.385 0.620 90 -0.093 91 0.645 49 0.054 07 0.531 11
    0.400 2.385 0.637 52 -0.120 03 0.662 55 0.050 37 0.512 59
    0.533 2.385 0.728 44 -0.158 48 0.766 66 -0.054 07 0.468 89
    0.667 2.385 0.549 71 -0.156 93 0.572 16 0.031 85 0.642 22
    0.800 2.385 0.637 87 -0.155 87 0.656 90 0.023 70 0.546 67
    0.933 2.385 0.740 92 -0.154 22 0.756 88 -0.007 41 0.437 04
    1.067 2.385 0.801 42 -0.140 51 0.813 71 -0.010 37 0.351 11
    1.200 2.385 0.854 45 -0.117 36 0.862 54 -0.046 67 0.305 93
    1.333 2.385 0.866 69 -0.087 44 0.871 13 -0.065 93 0.310 37
    1.467 2.385 0.838 37 -0.060 98 0.840 69 -0.017 04 0.313 33
    1.600 2.385 0.789 51 -0.037 62 0.790 54 -0.022 22 0.400 00
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    | 显示表格
      A2  来流Re=3.0×105锥体后速度与压力分布部分测量值
      A2.  Parts of measured data of pressure and velocity on inlet condition of Re=3.0×105
    r/rc z/hc Vz/U0 Vr/U0 U/U0 Cps Cpt
    0.00 0.23 -0.302 44 0.003 29 0.302 62 -0.353 15 1.262 41
    0.13 0.23 -0.294 83 0.028 38 0.296 38 -0.354 44 1.267 41
    0.27 0.23 -0.278 85 0.050 00 0.283 49 -0.352 78 1.273 15
    0.40 0.23 -0.249 47 0.069 16 0.259 39 -0.353 33 1.286 67
    0.53 0.23 -0.214 42 0.107 81 0.248 35 -0.351 85 1.290 74
    0.67 0.23 -0.171 34 0.129 02 0.232 80 -0.349 44 1.295 74
    0.80 0.23 -0.128 94 0.138 99 0.211 78 -0.338 33 1.293 89
    0.93 0.23 0.002 89 0.053 09 0.074 87 -0.322 78 1.317 22
    1.07 0.23 0.153 86 0.093 71 0.198 09 -0.320 00 1.281 11
    1.20 0.23 0.867 92 -0.017 89 0.869 46 -0.323 70 0.573 70
    1.33 0.23 1.091 83 0.197 27 1.109 51 -0.316 85 0.094 63
    1.47 0.23 1.075 39 0.186 94 1.091 62 -0.269 81 0.086 48
    1.60 0.23 1.051 85 0.169 73 1.065 55 -0.217 41 0.089 63
    0.00 0.38 -0.384 27 0.000 00 0.384 27 -0.397 78 1.251 48
    0.13 0.38 -0.365 37 0.032 78 0.366 85 -0.394 07 1.260 74
    0.27 0.38 -0.360 01 0.055 73 0.364 30 -0.399 63 1.268 15
    0.40 0.38 -0.318 84 0.081 69 0.329 27 -0.399 07 1.291 67
    0.53 0.38 -0.264 19 0.101 90 0.283 51 -0.389 44 1.309 81
    0.67 0.38 -0.222 60 0.129 38 0.263 00 -0.396 48 1.327 96
    0.80 0.38 -0.170 76 0.141 38 0.228 79 -0.397 22 1.345 37
    0.93 0.38 -0.120 63 0.157 86 0.216 19 -0.395 74 1.349 44
    1.07 0.38 0.160 17 0.109 09 0.220 47 -0.384 44 1.336 30
    1.20 0.38 0.538 50 -0.082 39 0.545 03 -0.332 78 1.038 33
    1.33 0.38 1.096 37 0.068 73 1.098 82 -0.379 81 0.181 67
    1.47 0.38 1.092 38 0.123 74 1.099 42 -0.295 00 0.095 00
    1.60 0.38 1.066 55 0.121 56 1.073 55 -0.240 56 0.096 11
    0.00 0.62 -0.459 49 0.010 51 0.459 65 -0.437 41 1.228 15
    0.13 0.62 -0.454 77 0.026 30 0.455 56 -0.440 56 1.235 00
    0.27 0.62 -0.432 05 0.046 42 0.434 56 -0.447 22 1.260 19
    0.40 0.62 -0.400 46 0.064 06 0.405 64 -0.446 85 1.283 89
    0.53 0.62 -0.348 95 0.084 72 0.359 21 -0.453 52 1.325 74
    0.67 0.62 -0.350 13 0.104 91 0.372 02 -0.475 93 1.338 89
    0.80 0.62 -0.231 35 0.127 51 0.273 53 -0.481 85 1.407 78
    0.93 0.62 -0.152 36 0.155 81 0.255 88 -0.493 70 1.428 89
    1.07 0.62 0.259 62 -0.054 52 0.270 09 -0.473 52 1.401 30
    1.20 0.62 0.539 42 -0.156 17 0.562 04 -0.418 33 1.105 37
    1.33 0.62 0.990 01 -0.097 74 0.994 84 -0.422 04 0.440 56
    1.47 0.62 1.099 55 -0.006 16 1.099 58 -0.331 30 0.131 30
    1.60 0.62 1.073 23 0.026 54 1.073 64 -0.254 07 0.109 63
    0.00 0.77 -0.457 57 0.007 15 0.457 62 -0.419 44 1.212 04
    0.13 0.77 -0.448 85 0.021 90 0.449 38 -0.422 22 1.222 22
    0.27 0.77 -0.435 66 0.023 49 0.436 74 -0.431 30 1.242 41
    0.40 0.77 -0.399 88 0.029 85 0.401 03 -0.433 52 1.274 26
    0.53 0.77 -0.353 76 0.034 79 0.356 62 -0.446 30 1.320 37
    0.67 0.77 -0.377 48 0.040 63 0.386 84 -0.483 33 1.335 19
    0.80 0.77 -0.218 48 0.032 54 0.224 75 -0.485 19 1.435 19
    1.07 0.77 0.322 97 -0.198 65 0.381 97 -0.477 59 1.333 15
    1.20 0.77 0.619 36 -0.235 20 0.662 74 -0.417 59 0.982 41
    1.33 0.77 0.952 65 -0.178 34 0.969 22 -0.412 78 0.481 30
    1.47 0.77 1.079 48 -0.091 79 1.083 39 -0.326 85 0.162 04
    1.60 0.77 1.064 16 -0.040 03 1.064 97 -0.254 26 0.128 33
    0.00 1.00 -0.553 28 0.030 75 0.568 64 -0.346 30 1.025 93
    0.13 1.00 -0.568 65 0.003 62 0.586 44 -0.355 74 1.015 00
    0.27 1.00 -0.523 33 -0.013 45 0.536 52 -0.349 07 1.063 89
    0.53 1.00 -0.342 54 -0.095 08 0.361 81 -0.398 15 1.268 52
    0.67 1.00 -0.201 22 -0.145 25 0.290 11 -0.348 70 1.265 37
    0.80 1.00 0.016 92 -0.172 99 0.232 89 -0.350 74 1.297 04
    0.93 1.00 0.238 86 -0.273 78 0.369 48 -0.342 22 1.207 04
    1.07 1.00 0.476 54 -0.313 31 0.570 33 -0.330 37 1.008 15
    1.20 1.00 0.779 39 -0.330 58 0.847 11 -0.375 56 0.664 44
    1.33 1.00 0.933 80 -0.255 86 0.968 27 -0.317 41 0.387 78
    1.47 1.00 1.022 71 -0.176 17 1.037 79 -0.260 74 0.192 22
    1.60 1.00 1.020 58 -0.112 83 1.026 84 -0.216 30 0.170 00
    0.00 1.23 -0.230 89 0.030 14 0.236 76 -0.134 44 1.078 89
    0.13 1.23 -0.193 75 -0.046 65 0.211 77 -0.138 15 1.093 70
    0.27 1.23 -0.165 46 -0.101 02 0.224 61 -0.134 44 1.084 44
    0.40 1.23 -0.190 62 -0.214 32 0.376 84 -0.157 41 1.016 67
    0.53 1.23 -0.117 67 -0.203 02 0.320 58 -0.151 30 1.049 44
    0.67 1.23 0.106 95 -0.260 97 0.314 70 -0.156 67 1.058 52
    0.80 1.23 0.217 81 -0.298 64 0.371 83 -0.141 48 1.004 44
    0.93 1.23 0.395 97 -0.326 38 0.513 22 -0.154 81 0.893 70
    1.07 1.23 0.603 71 -0.342 52 0.694 19 -0.192 41 0.714 63
    1.20 1.23 0.781 68 -0.322 51 0.845 65 -0.194 07 0.484 81
    1.33 1.23 0.913 27 -0.259 78 0.949 52 -0.195 56 0.301 11
    1.47 1.23 0.969 75 -0.193 67 0.988 91 -0.179 81 0.209 44
    1.60 1.23 0.956 93 -0.131 74 0.966 01 -0.170 93 0.245 00
    0.00 1.46 -0.063 28 0.148 26 0.276 69 -0.001 67 0.925 74
    0.13 1.46 -0.024 62 -0.148 76 0.259 28 -0.011 67 0.945 00
    0.27 1.46 0.027 11 -0.159 67 0.262 86 -0.014 63 0.946 11
    0.40 1.46 0.130 24 -0.217 73 0.331 92 -0.012 04 0.902 78
    0.53 1.46 0.222 21 -0.271 05 0.409 95 -0.029 44 0.862 78
    0.67 1.46 0.242 40 -0.263 47 0.358 96 -0.019 44 0.891 67
    0.80 1.46 0.366 64 -0.283 33 0.463 40 -0.035 00 0.822 04
    0.93 1.46 0.525 20 -0.299 80 0.604 94 -0.058 52 0.695 56
    1.07 1.46 0.693 09 -0.301 45 0.755 83 -0.097 22 0.530 56
    1.20 1.46 0.801 01 -0.270 57 0.845 49 -0.097 96 0.388 70
    1.33 1.46 0.892 35 -0.217 42 0.918 45 -0.110 93 0.273 89
    1.47 1.46 0.919 76 -0.159 85 0.933 56 -0.112 41 0.247 59
    1.60 1.46 0.899 58 -0.108 86 0.906 19 -0.110 74 0.295 93
    0.00 1.54 0.050 21 0.143 61 0.280 04 0.017 78 0.904 44
    0.13 1.54 0.081 12 -0.157 38 0.283 35 0.017 78 0.902 59
    0.27 1.54 0.140 72 -0.198 48 0.329 07 0.019 81 0.872 78
    0.40 1.54 0.198 60 -0.238 58 0.379 16 0.006 48 0.850 93
    0.53 1.54 0.206 11 -0.259 25 0.337 48 0.009 44 0.877 59
    0.67 1.54 0.291 27 -0.257 68 0.388 89 0.002 78 0.847 22
    0.80 1.54 0.425 13 -0.273 61 0.505 72 0.004 07 0.742 22
    0.93 1.54 0.564 98 -0.285 98 0.633 51 -0.023 70 0.625 56
    1.07 1.54 0.693 59 -0.284 02 0.749 49 -0.044 81 0.487 41
    1.20 1.54 0.808 23 -0.247 88 0.845 40 -0.075 56 0.366 30
    1.33 1.54 0.883 34 -0.201 82 0.906 10 -0.096 48 0.281 67
    1.47 1.54 0.904 02 -0.149 75 0.916 34 -0.100 19 0.266 85
    1.60 1.54 0.876 56 -0.099 08 0.882 16 -0.107 59 0.335 37
    0.00 1.77 0.178 71 0.029 49 0.211 67 0.059 63 0.895 93
    0.13 1.77 0.185 40 -0.089 25 0.248 20 0.051 48 0.887 41
    0.27 1.77 0.240 16 -0.177 26 0.340 20 0.042 41 0.842 78
    0.40 1.77 0.286 03 -0.194 02 0.356 30 0.023 89 0.850 19
    0.53 1.77 0.345 85 -0.201 87 0.400 68 0.018 33 0.822 41
    0.67 1.77 0.437 82 -0.217 29 0.488 81 0.010 56 0.752 41
    0.80 1.77 0.554 53 -0.233 49 0.601 74 -0.000 19 0.640 93
    0.93 1.77 0.621 08 -0.233 73 0.663 62 0.012 41 0.550 5 6
    1.07 1.77 0.739 74 -0.205 95 0.767 88 -0.016 67 0.431 48
    1.20 1.77 0.820 48 -0.179 23 0.839 84 -0.057 22 0.357 22
    1.33 1.77 0.872 77 -0.141 71 0.884 20 -0.074 26 0.298 33
    1.47 1.77 0.868 02 -0.098 71 0.873 62 -0.083 52 0.326 11
    1.60 1.77 0.829 63 -0.063 23 0.832 09 -0.083 89 0.396 85
    0.00 2.00 0.497 56 -0.010 76 0.507 52 0.007 59 0.736 85
    0.13 2.00 0.513 07 -0.047 76 0.525 59 0.001 30 0.724 63
    0.27 2.00 0.550 04 -0.094 27 0.569 89 -0.011 85 0.689 63
    0.40 2.00 0.590 28 -0.136 67 0.620 08 -0.027 22 0.645 74
    0.53 2.00 0.676 08 -0.172 13 0.717 73 -0.059 07 0.547 96
    0.67 2.00 0.747 11 -0.184 51 0.790 72 -0.083 52 0.463 15
    0.80 2.00 0.602 69 -0.173 83 0.627 48 0.016 30 0.592 96
    0.93 2.00 0.692 36 -0.167 72 0.712 42 -0.009 63 0.505 93
    1.07 2.00 0.776 60 -0.148 13 0.790 61 -0.030 93 0.410 56
    1.20 2.00 0.839 49 -0.124 25 0.848 64 -0.065 93 0.351 11
    1.33 2.00 0.854 62 -0.092 09 0.859 58 -0.071 11 0.337 78
    1.47 2.00 0.837 52 -0.061 86 0.839 85 -0.072 78 0.372 78
    1.60 2.00 0.799 28 -0.034 00 0.800 06 -0.071 85 0.436 67
    0.00 2.23 0.692 23 0.014 01 0.708 53 -0.047 96 0.549 81
    0.13 2.23 0.697 50 -0.026 65 0.713 79 -0.054 26 0.548 70
    0.27 2.23 0.710 52 -0.056 27 0.728 03 -0.070 74 0.544 81
    0.40 2.23 0.753 24 -0.095 61 0.777 60 -0.087 78 0.487 78
    0.53 2.23 0.550 34 -0.116 48 0.563 26 -0.003 70 0.688 89
    0.67 2.23 0.608 05 -0.126 18 0.621 53 -0.018 52 0.635 19
    0.80 2.23 0.671 66 -0.123 69 0.683 00 -0.023 52 0.560 56
    0.93 2.23 0.737 28 -0.119 21 0.746 93 -0.036 85 0.483 15
    1.07 2.23 0.797 69 -0.105 29 0.804 64 -0.054 63 0.412 04
    1.20 2.23 0.834 36 -0.084 72 0.838 68 -0.070 74 0.372 59
    1.33 2.23 0.843 42 -0.056 71 0.845 33 -0.077 59 0.368 33
    1.47 2.23 0.822 35 -0.031 92 0.822 99 -0.079 44 0.407 22
    1.60 2.23 0.775 02 -0.011 85 0.775 16 -0.074 26 0.477 96
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    致谢: 感谢航空发动机气动热力国防科技重点实验室陈小龙工程师对本次研究的支持与帮助.

  • 图  1   十七孔气动压力探针头部实物图

    Figure  1.   17-hole pressure probe head

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    图  2   十七孔气动探针测孔分布与坐标结构[4]

    Figure  2.   Pressure port definition of 17-hole probe and coordinate system

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    图  3   十七孔气动探针2, 8, 14孔角度特性参数标定网格

    Figure  3.   Calibration grids of angle characteristic parameters for port 2, 8 and 14

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    图  4   十七孔气动探针部分测孔压力标定结果

    Figure  4.   Pressure calibration results of several ports for 17-hole probe

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    图  5   圆锥体实验件结构

    Figure  5.   Structure of conic experimental sample

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    图  6   烟线法电阻丝分布

    Figure  6.   Resistance wire distributions for smoke trace experiment

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    图  7   实验测点分布

    Figure  7.   Distributions of measurement points

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    图  8   来流Re=1.5×105烟线法流场显示结果

    Figure  8.   Smoke trace results on inlet condition of Re=1.5×105

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    图  9   来流Re=1.5×105(左)与Re=3.0×105(右)锥体后速度分布与流线图

    Figure  9.   Post-cone distributions of velocity magnitude and streamlines on inlet condition of Re=1.5×105 (left) and Re=3.0×105 (right)

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    图  10   两种来流条件锥体后r=0位置Vz分布

    Figure  10.   Post-cone distributions of Vz at r=0

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    图  11   来流Re=1.5×105(左)与Re=3.0×105(右)锥体后CPs分布与速度矢量图

    Figure  11.   Post-cone distributions of static pressure and velocity vector on inlet condition of Re=1.5×105(left) and Re=3.0×105 (right)

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    图  12   来流Re=1.5×105(左)与Re=3.0×105(右)锥体后CPt分布与速度矢量图

    Figure  12.   Post-cone distributions of stagnation pressure and velocity vector on inlet condition of Re=1.5×105 (left) and Re=3.0×105 (right)

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    图  13   两种来流条件锥体后CPs轴向(r=0)分布

    Figure  13.   Distributions of CPs at r=0 for two inlet conditions

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    图  14   来流Re=1.5×105(左)与Re=3.0×105(右)锥体后涡量分布

    Figure  14.   Post-cone distributions of vorticity on inlet condition of Re=1.5×105 (left) and Re=3.0×105 (right)

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    图  15   来流Re=1.5×105(左)与Re=3.0×105(右)锥体后Sf分布

    Figure  15.   Post-cone distributions of entropy production of dissipation on inlet condition of Re=1.5×105 (left) and Re=3.0×105 (right)

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    表  1   十七孔气动探针角度标定范围

    Table  1   Angle ranges of 17-hole probe calibration

    parameters min values max values step sizes
    γ/(°) 0 150 5
    φ/(°) -180 175 5
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    表  2   所用十七孔气动探针测量平均误差和误差标准差

    Table  2   Average error and standard deviation of measurement error for the used 17-hole probe

    flow parameters average magnitude of errors standard deviations
    velocity magnitude 1.52% 0.29%
    φ 0.25° 0.25°
    γ 0.31° 0.40°
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    表  3   实验来流条件

    Table  3   Inlet conditions

    No. angles of attack/(°) incoming flow speeds/(m/s) Re(based on rc)
    ① 0 15 1.5×105
    ② 0 30 3.0×105
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    表  4   r=0位置Vz低速极值点点位分布

    Table  4   Low-speed extreme point distributions at position r=0

    low-speed extreme points for vz (z/hc) Re=1.5×105 Re=3.0×105
    1 1.29 0.92
    2 1.62 1.30
    3 2.00 1.69
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    表  5   两种来流条件驻点与涡环中心点CPs, CPt值

    Table  5   CPs and CPt values for both inlet conditions at stagnation points and vortex centers

    parameters Re=1.5×105 Re=3.0×105
    stagnation points vortex centers stagnation points vortex centers
    CPs 0.090 -0.467 0.003 -0.477
    CPt 0.840 1.397 0.915 1.376
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    A1   来流Re=1.5×105锥体后速度与压力分布部分测量值

    A1   Parts of measured data of pressure and velocity on inlet condition of Re=1.5×105

    r/rc z/hc Vz/U0 Vr/U0 U/U0 Cps Cpt
    0.867 0.192 -0.006 40 0.058 59 0.086 28 -0.260 74 1.253 33
    1.000 0.192 0.131 57 0.080 64 0.172 55 -0.253 33 1.223 70
    1.133 0.192 1.087 29 0.086 76 1.094 57 -0.324 44 0.131 85
    1.267 0.192 1.060 01 0.298 68 1.101 29 -0.246 67 0.039 26
    1.400 0.192 1.040 76 0.264 03 1.073 89 -0.211 85 0.063 70
    1.533 0.192 1.030 68 0.230 98 1.056 40 -0.159 26 0.048 15
    0.000 0.231 -0.204 52 0.015 96 0.211 34 -0.287 41 1.242 96
    0.133 0.231 -0.206 51 0.025 00 0.211 35 -0.297 78 1.253 33
    0.267 0.231 -0.188 11 0.040 07 0.192 93 -0.291 85 1.254 81
    0.400 0.231 -0.197 98 0.062 91 0.211 35 -0.292 59 1.248 15
    0.533 0.231 -0.130 87 0.117 53 0.211 35 -0.291 11 1.246 67
    0.667 0.231 -0.080 56 0.030 14 0.086 28 -0.296 30 1.288 89
    0.800 0.231 -0.079 38 0.092 42 0.122 02 -0.264 44 1.249 63
    0.933 0.231 0.057 37 0.057 37 0.122 02 -0.264 44 1.249 63
    1.067 0.231 0.279 75 0.053 48 0.298 88 -0.260 74 1.171 85
    1.200 0.231 1.064 23 0.239 77 1.091 12 -0.268 15 0.082 96
    1.333 0.231 1.057 06 0.270 07 1.091 10 -0.245 93 0.060 74
    1.467 0.231 1.042 95 0.240 13 1.070 42 -0.185 93 0.045 19
    1.600 0.231 1.028 10 0.209 41 1.049 30 -0.151 11 0.054 81
    0.000 0.385 -0.286 12 0.000 00 0.286 16 -0.334 81 1.253 33
    0.133 0.385 -0.272 47 0.014 01 0.272 84 -0.340 74 1.266 67
    0.267 0.385 -0.267 89 0.050 18 0.272 84 -0.339 26 1.265 19
    0.400 0.385 -0.219 37 0.062 09 0.228 28 -0.320 74 1.268 89
    0.533 0.385 -0.187 07 0.134 55 0.258 84 -0.314 07 1.247 41
    0.667 0.385 -0.170 98 0.122 00 0.228 27 -0.311 11 1.259 26
    0.800 0.385 -0.114 99 0.108 13 0.172 56 -0.311 11 1.281 48
    0.933 0.385 0.089 97 0.074 33 0.149 44 -0.313 33 1.291 11
    1.067 0.385 0.162 22 0.049 48 0.172 56 -0.299 26 1.269 63
    1.200 0.385 0.825 84 -0.030 46 0.827 37 -0.270 37 0.588 89
    1.333 0.385 1.078 90 0.202 74 1.097 78 -0.266 67 0.066 67
    1.467 0.385 1.054 97 0.199 51 1.073 78 -0.230 37 0.082 22
    1.600 0.385 1.038 24 0.174 45 1.052 93 -0.170 37 0.066 67
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    1.600 1.846 0.875 09 -0.124 65 0.883 95 -0.073 33 0.295 56
    0.067 1.885 0.038 02 0.121 54 0.244 00 0.075 56 0.865 19
    0.200 1.885 0.131 35 -0.176 90 0.286 12 0.058 52 0.860 00
    0.333 1.885 0.183 42 -0.212 27 0.355 70 0.007 41 0.866 67
    0.467 1.885 0.167 89 -0.244 08 0.311 06 0.062 96 0.840 74
    0.133 2.000 0.166 50 -0.166 50 0.345 07 0.063 70 0.817 78
    0.267 2.000 0.168 98 -0.207 59 0.298 83 0.082 22 0.828 89
    0.400 2.000 0.210 66 -0.219 25 0.322 78 0.065 93 0.830 37
    0.533 2.000 0.280 23 -0.218 23 0.355 69 0.071 11 0.802 96
    0.667 2.000 0.392 22 -0.233 50 0.456 47 0.057 78 0.734 81
    0.800 2.000 0.523 09 -0.246 90 0.578 67 0.041 48 0.625 19
    0.933 2.000 0.624 45 -0.267 24 0.679 23 0.025 93 0.514 81
    1.067 2.000 0.746 08 -0.246 89 0.785 88 0.009 63 0.375 56
    1.200 2.000 0.840 62 -0.211 85 0.866 93 -0.052 59 0.304 44
    1.333 2.000 0.891 78 -0.174 63 0.908 78 0.009 63 0.168 15
    1.467 2.000 0.882 33 -0.133 13 0.892 34 -0.120 74 0.328 15
    1.600 2.000 0.840 27 -0.091 03 0.845 23 -0.148 89 0.437 78
    0.067 2.038 0.118 88 -0.072 17 0.211 31 0.146 67 0.808 89
    0.200 2.038 0.192 78 -0.162 48 0.311 03 0.147 41 0.756 30
    0.333 2.038 0.216 65 -0.203 16 0.311 03 0.068 15 0.835 56
    0.467 2.038 0.264 85 -0.201 89 0.334 11 0.067 41 0.821 48
    0.000 2.231 0.414 70 0.004 87 0.422 59 0.033 33 0.788 89
    0.133 2.231 0.433 02 -0.075 88 0.448 22 0.057 04 0.742 96
    0.267 2.231 0.468 29 -0.115 32 0.495 52 0.051 11 0.704 44
    0.400 2.231 0.502 17 -0.156 99 0.538 72 -0.042 96 0.754 07
    0.533 2.231 0.607 38 -0.203 67 0.656 98 -0.101 48 0.671 85
    0.667 2.231 0.715 18 -0.217 07 0.766 73 -0.036 30 0.451 11
    0.800 2.231 0.584 98 -0.192 47 0.616 04 0.034 81 0.587 41
    0.933 2.231 0.695 58 -0.192 31 0.721 71 0.025 19 0.456 30
    1.067 2.231 0.793 79 -0.179 21 0.813 78 -0.006 67 0.347 41
    1.200 2.231 0.857 57 -0.153 12 0.871 18 -0.010 37 0.254 81
    1.333 2.231 0.875 61 -0.120 62 0.883 90 -0.033 33 0.255 56
    1.467 2.231 0.858 16 -0.087 02 0.862 60 -0.065 93 0.325 19
    1.600 2.231 0.797 60 -0.060 03 0.799 95 -0.034 81 0.397 78
    0.000 2.385 0.573 29 0.003 90 0.585 05 0.012 59 0.646 67
    0.133 2.385 0.584 02 -0.044 20 0.597 63 0.018 52 0.625 93
    0.267 2.385 0.620 90 -0.093 91 0.645 49 0.054 07 0.531 11
    0.400 2.385 0.637 52 -0.120 03 0.662 55 0.050 37 0.512 59
    0.533 2.385 0.728 44 -0.158 48 0.766 66 -0.054 07 0.468 89
    0.667 2.385 0.549 71 -0.156 93 0.572 16 0.031 85 0.642 22
    0.800 2.385 0.637 87 -0.155 87 0.656 90 0.023 70 0.546 67
    0.933 2.385 0.740 92 -0.154 22 0.756 88 -0.007 41 0.437 04
    1.067 2.385 0.801 42 -0.140 51 0.813 71 -0.010 37 0.351 11
    1.200 2.385 0.854 45 -0.117 36 0.862 54 -0.046 67 0.305 93
    1.333 2.385 0.866 69 -0.087 44 0.871 13 -0.065 93 0.310 37
    1.467 2.385 0.838 37 -0.060 98 0.840 69 -0.017 04 0.313 33
    1.600 2.385 0.789 51 -0.037 62 0.790 54 -0.022 22 0.400 00
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    A2   来流Re=3.0×105锥体后速度与压力分布部分测量值

    A2   Parts of measured data of pressure and velocity on inlet condition of Re=3.0×105

    r/rc z/hc Vz/U0 Vr/U0 U/U0 Cps Cpt
    0.00 0.23 -0.302 44 0.003 29 0.302 62 -0.353 15 1.262 41
    0.13 0.23 -0.294 83 0.028 38 0.296 38 -0.354 44 1.267 41
    0.27 0.23 -0.278 85 0.050 00 0.283 49 -0.352 78 1.273 15
    0.40 0.23 -0.249 47 0.069 16 0.259 39 -0.353 33 1.286 67
    0.53 0.23 -0.214 42 0.107 81 0.248 35 -0.351 85 1.290 74
    0.67 0.23 -0.171 34 0.129 02 0.232 80 -0.349 44 1.295 74
    0.80 0.23 -0.128 94 0.138 99 0.211 78 -0.338 33 1.293 89
    0.93 0.23 0.002 89 0.053 09 0.074 87 -0.322 78 1.317 22
    1.07 0.23 0.153 86 0.093 71 0.198 09 -0.320 00 1.281 11
    1.20 0.23 0.867 92 -0.017 89 0.869 46 -0.323 70 0.573 70
    1.33 0.23 1.091 83 0.197 27 1.109 51 -0.316 85 0.094 63
    1.47 0.23 1.075 39 0.186 94 1.091 62 -0.269 81 0.086 48
    1.60 0.23 1.051 85 0.169 73 1.065 55 -0.217 41 0.089 63
    0.00 0.38 -0.384 27 0.000 00 0.384 27 -0.397 78 1.251 48
    0.13 0.38 -0.365 37 0.032 78 0.366 85 -0.394 07 1.260 74
    0.27 0.38 -0.360 01 0.055 73 0.364 30 -0.399 63 1.268 15
    0.40 0.38 -0.318 84 0.081 69 0.329 27 -0.399 07 1.291 67
    0.53 0.38 -0.264 19 0.101 90 0.283 51 -0.389 44 1.309 81
    0.67 0.38 -0.222 60 0.129 38 0.263 00 -0.396 48 1.327 96
    0.80 0.38 -0.170 76 0.141 38 0.228 79 -0.397 22 1.345 37
    0.93 0.38 -0.120 63 0.157 86 0.216 19 -0.395 74 1.349 44
    1.07 0.38 0.160 17 0.109 09 0.220 47 -0.384 44 1.336 30
    1.20 0.38 0.538 50 -0.082 39 0.545 03 -0.332 78 1.038 33
    1.33 0.38 1.096 37 0.068 73 1.098 82 -0.379 81 0.181 67
    1.47 0.38 1.092 38 0.123 74 1.099 42 -0.295 00 0.095 00
    1.60 0.38 1.066 55 0.121 56 1.073 55 -0.240 56 0.096 11
    0.00 0.62 -0.459 49 0.010 51 0.459 65 -0.437 41 1.228 15
    0.13 0.62 -0.454 77 0.026 30 0.455 56 -0.440 56 1.235 00
    0.27 0.62 -0.432 05 0.046 42 0.434 56 -0.447 22 1.260 19
    0.40 0.62 -0.400 46 0.064 06 0.405 64 -0.446 85 1.283 89
    0.53 0.62 -0.348 95 0.084 72 0.359 21 -0.453 52 1.325 74
    0.67 0.62 -0.350 13 0.104 91 0.372 02 -0.475 93 1.338 89
    0.80 0.62 -0.231 35 0.127 51 0.273 53 -0.481 85 1.407 78
    0.93 0.62 -0.152 36 0.155 81 0.255 88 -0.493 70 1.428 89
    1.07 0.62 0.259 62 -0.054 52 0.270 09 -0.473 52 1.401 30
    1.20 0.62 0.539 42 -0.156 17 0.562 04 -0.418 33 1.105 37
    1.33 0.62 0.990 01 -0.097 74 0.994 84 -0.422 04 0.440 56
    1.47 0.62 1.099 55 -0.006 16 1.099 58 -0.331 30 0.131 30
    1.60 0.62 1.073 23 0.026 54 1.073 64 -0.254 07 0.109 63
    0.00 0.77 -0.457 57 0.007 15 0.457 62 -0.419 44 1.212 04
    0.13 0.77 -0.448 85 0.021 90 0.449 38 -0.422 22 1.222 22
    0.27 0.77 -0.435 66 0.023 49 0.436 74 -0.431 30 1.242 41
    0.40 0.77 -0.399 88 0.029 85 0.401 03 -0.433 52 1.274 26
    0.53 0.77 -0.353 76 0.034 79 0.356 62 -0.446 30 1.320 37
    0.67 0.77 -0.377 48 0.040 63 0.386 84 -0.483 33 1.335 19
    0.80 0.77 -0.218 48 0.032 54 0.224 75 -0.485 19 1.435 19
    1.07 0.77 0.322 97 -0.198 65 0.381 97 -0.477 59 1.333 15
    1.20 0.77 0.619 36 -0.235 20 0.662 74 -0.417 59 0.982 41
    1.33 0.77 0.952 65 -0.178 34 0.969 22 -0.412 78 0.481 30
    1.47 0.77 1.079 48 -0.091 79 1.083 39 -0.326 85 0.162 04
    1.60 0.77 1.064 16 -0.040 03 1.064 97 -0.254 26 0.128 33
    0.00 1.00 -0.553 28 0.030 75 0.568 64 -0.346 30 1.025 93
    0.13 1.00 -0.568 65 0.003 62 0.586 44 -0.355 74 1.015 00
    0.27 1.00 -0.523 33 -0.013 45 0.536 52 -0.349 07 1.063 89
    0.53 1.00 -0.342 54 -0.095 08 0.361 81 -0.398 15 1.268 52
    0.67 1.00 -0.201 22 -0.145 25 0.290 11 -0.348 70 1.265 37
    0.80 1.00 0.016 92 -0.172 99 0.232 89 -0.350 74 1.297 04
    0.93 1.00 0.238 86 -0.273 78 0.369 48 -0.342 22 1.207 04
    1.07 1.00 0.476 54 -0.313 31 0.570 33 -0.330 37 1.008 15
    1.20 1.00 0.779 39 -0.330 58 0.847 11 -0.375 56 0.664 44
    1.33 1.00 0.933 80 -0.255 86 0.968 27 -0.317 41 0.387 78
    1.47 1.00 1.022 71 -0.176 17 1.037 79 -0.260 74 0.192 22
    1.60 1.00 1.020 58 -0.112 83 1.026 84 -0.216 30 0.170 00
    0.00 1.23 -0.230 89 0.030 14 0.236 76 -0.134 44 1.078 89
    0.13 1.23 -0.193 75 -0.046 65 0.211 77 -0.138 15 1.093 70
    0.27 1.23 -0.165 46 -0.101 02 0.224 61 -0.134 44 1.084 44
    0.40 1.23 -0.190 62 -0.214 32 0.376 84 -0.157 41 1.016 67
    0.53 1.23 -0.117 67 -0.203 02 0.320 58 -0.151 30 1.049 44
    0.67 1.23 0.106 95 -0.260 97 0.314 70 -0.156 67 1.058 52
    0.80 1.23 0.217 81 -0.298 64 0.371 83 -0.141 48 1.004 44
    0.93 1.23 0.395 97 -0.326 38 0.513 22 -0.154 81 0.893 70
    1.07 1.23 0.603 71 -0.342 52 0.694 19 -0.192 41 0.714 63
    1.20 1.23 0.781 68 -0.322 51 0.845 65 -0.194 07 0.484 81
    1.33 1.23 0.913 27 -0.259 78 0.949 52 -0.195 56 0.301 11
    1.47 1.23 0.969 75 -0.193 67 0.988 91 -0.179 81 0.209 44
    1.60 1.23 0.956 93 -0.131 74 0.966 01 -0.170 93 0.245 00
    0.00 1.46 -0.063 28 0.148 26 0.276 69 -0.001 67 0.925 74
    0.13 1.46 -0.024 62 -0.148 76 0.259 28 -0.011 67 0.945 00
    0.27 1.46 0.027 11 -0.159 67 0.262 86 -0.014 63 0.946 11
    0.40 1.46 0.130 24 -0.217 73 0.331 92 -0.012 04 0.902 78
    0.53 1.46 0.222 21 -0.271 05 0.409 95 -0.029 44 0.862 78
    0.67 1.46 0.242 40 -0.263 47 0.358 96 -0.019 44 0.891 67
    0.80 1.46 0.366 64 -0.283 33 0.463 40 -0.035 00 0.822 04
    0.93 1.46 0.525 20 -0.299 80 0.604 94 -0.058 52 0.695 56
    1.07 1.46 0.693 09 -0.301 45 0.755 83 -0.097 22 0.530 56
    1.20 1.46 0.801 01 -0.270 57 0.845 49 -0.097 96 0.388 70
    1.33 1.46 0.892 35 -0.217 42 0.918 45 -0.110 93 0.273 89
    1.47 1.46 0.919 76 -0.159 85 0.933 56 -0.112 41 0.247 59
    1.60 1.46 0.899 58 -0.108 86 0.906 19 -0.110 74 0.295 93
    0.00 1.54 0.050 21 0.143 61 0.280 04 0.017 78 0.904 44
    0.13 1.54 0.081 12 -0.157 38 0.283 35 0.017 78 0.902 59
    0.27 1.54 0.140 72 -0.198 48 0.329 07 0.019 81 0.872 78
    0.40 1.54 0.198 60 -0.238 58 0.379 16 0.006 48 0.850 93
    0.53 1.54 0.206 11 -0.259 25 0.337 48 0.009 44 0.877 59
    0.67 1.54 0.291 27 -0.257 68 0.388 89 0.002 78 0.847 22
    0.80 1.54 0.425 13 -0.273 61 0.505 72 0.004 07 0.742 22
    0.93 1.54 0.564 98 -0.285 98 0.633 51 -0.023 70 0.625 56
    1.07 1.54 0.693 59 -0.284 02 0.749 49 -0.044 81 0.487 41
    1.20 1.54 0.808 23 -0.247 88 0.845 40 -0.075 56 0.366 30
    1.33 1.54 0.883 34 -0.201 82 0.906 10 -0.096 48 0.281 67
    1.47 1.54 0.904 02 -0.149 75 0.916 34 -0.100 19 0.266 85
    1.60 1.54 0.876 56 -0.099 08 0.882 16 -0.107 59 0.335 37
    0.00 1.77 0.178 71 0.029 49 0.211 67 0.059 63 0.895 93
    0.13 1.77 0.185 40 -0.089 25 0.248 20 0.051 48 0.887 41
    0.27 1.77 0.240 16 -0.177 26 0.340 20 0.042 41 0.842 78
    0.40 1.77 0.286 03 -0.194 02 0.356 30 0.023 89 0.850 19
    0.53 1.77 0.345 85 -0.201 87 0.400 68 0.018 33 0.822 41
    0.67 1.77 0.437 82 -0.217 29 0.488 81 0.010 56 0.752 41
    0.80 1.77 0.554 53 -0.233 49 0.601 74 -0.000 19 0.640 93
    0.93 1.77 0.621 08 -0.233 73 0.663 62 0.012 41 0.550 5 6
    1.07 1.77 0.739 74 -0.205 95 0.767 88 -0.016 67 0.431 48
    1.20 1.77 0.820 48 -0.179 23 0.839 84 -0.057 22 0.357 22
    1.33 1.77 0.872 77 -0.141 71 0.884 20 -0.074 26 0.298 33
    1.47 1.77 0.868 02 -0.098 71 0.873 62 -0.083 52 0.326 11
    1.60 1.77 0.829 63 -0.063 23 0.832 09 -0.083 89 0.396 85
    0.00 2.00 0.497 56 -0.010 76 0.507 52 0.007 59 0.736 85
    0.13 2.00 0.513 07 -0.047 76 0.525 59 0.001 30 0.724 63
    0.27 2.00 0.550 04 -0.094 27 0.569 89 -0.011 85 0.689 63
    0.40 2.00 0.590 28 -0.136 67 0.620 08 -0.027 22 0.645 74
    0.53 2.00 0.676 08 -0.172 13 0.717 73 -0.059 07 0.547 96
    0.67 2.00 0.747 11 -0.184 51 0.790 72 -0.083 52 0.463 15
    0.80 2.00 0.602 69 -0.173 83 0.627 48 0.016 30 0.592 96
    0.93 2.00 0.692 36 -0.167 72 0.712 42 -0.009 63 0.505 93
    1.07 2.00 0.776 60 -0.148 13 0.790 61 -0.030 93 0.410 56
    1.20 2.00 0.839 49 -0.124 25 0.848 64 -0.065 93 0.351 11
    1.33 2.00 0.854 62 -0.092 09 0.859 58 -0.071 11 0.337 78
    1.47 2.00 0.837 52 -0.061 86 0.839 85 -0.072 78 0.372 78
    1.60 2.00 0.799 28 -0.034 00 0.800 06 -0.071 85 0.436 67
    0.00 2.23 0.692 23 0.014 01 0.708 53 -0.047 96 0.549 81
    0.13 2.23 0.697 50 -0.026 65 0.713 79 -0.054 26 0.548 70
    0.27 2.23 0.710 52 -0.056 27 0.728 03 -0.070 74 0.544 81
    0.40 2.23 0.753 24 -0.095 61 0.777 60 -0.087 78 0.487 78
    0.53 2.23 0.550 34 -0.116 48 0.563 26 -0.003 70 0.688 89
    0.67 2.23 0.608 05 -0.126 18 0.621 53 -0.018 52 0.635 19
    0.80 2.23 0.671 66 -0.123 69 0.683 00 -0.023 52 0.560 56
    0.93 2.23 0.737 28 -0.119 21 0.746 93 -0.036 85 0.483 15
    1.07 2.23 0.797 69 -0.105 29 0.804 64 -0.054 63 0.412 04
    1.20 2.23 0.834 36 -0.084 72 0.838 68 -0.070 74 0.372 59
    1.33 2.23 0.843 42 -0.056 71 0.845 33 -0.077 59 0.368 33
    1.47 2.23 0.822 35 -0.031 92 0.822 99 -0.079 44 0.407 22
    1.60 2.23 0.775 02 -0.011 85 0.775 16 -0.074 26 0.477 96
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-07-30
  • 修回日期:  2017-08-24
  • 发布日期:  2017-09-19
  • 刊出日期:  2017-08-31

目录

摘要
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  • 引言

  • 1.   全流向十七孔气动压力探针

  • 1.1   十七孔压力探针结构

  • 1.2   十七孔压力探针标定与数据处理算法

  • 1.3   十七孔压力探针测量误差分析

  • 2.   实验设备与方法

  • 2.1   位移机构及信号采集设备

  • 2.2   十七孔压力探针测量误差分析

  • 2.3   烟线法实验设备

  • 2.4   探针测点分布与测量方法

  • 3.   实验设备与方法

  • 3.1   烟线法显示结果与分析

  • 3.2   十七孔气动压力探针测量结果与分析

  • 3.2.1   速度分布
  • 3.2.2   压力分布
  • 3.2.3   耗散熵产与涡量分布

  • 4.   结论

  • 附录A.   实验测量数据

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