本發(fā)明涉及航空發(fā)動機溫度場測試技術領域，特別是涉及一種對混有液體的氣流場氣體進行溫度測試的方法。

背景技術：

傳統(tǒng)航空發(fā)動機溫度場測試方法是多點帶罩熱電偶探針測頭正對氣流測試。在部分航空發(fā)動機試驗中，試驗流道內(nèi)需要混入液體。因被測介質(zhì)中混有液體，所以傳統(tǒng)的溫度探針正對氣流測試方法面臨以下問題：液體附著于測頭表面，造成測頭與殼體之間短路，進而影響測試電路，這種影響是顯著而致命的；過量的液體積聚形成液膜，包覆在測頭表面，將被測氣流與測頭隔離，導致測頭感知的溫度為液膜溫度，而非氣體的溫度。最終，獲取的有誤溫度數(shù)據(jù)將導致測試結果的精度難以判定，甚至導致對發(fā)動機性能結果的失效判定。

現(xiàn)有技術是利用一種特制的防水溫度探針進行該情況下的溫度測試，但只能用在航空發(fā)動機尾噴口截面。特種防水溫度探針的防水結構復雜，需要焊接的位置非常多，而焊接位置的強度往往較薄弱，且受施工影響無法準確計算強度，故不能在有風險的截面采用，例如發(fā)動機進口前的截面。

所以急需設計一種測試方法，能夠在更大范圍截面內(nèi)，于混有液體的氣流場中實現(xiàn)氣液分離，獲取流場中氣體的溫度。

因此，希望有一種技術方案來克服或至少減輕現(xiàn)有技術的至少一個上述缺陷。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種對混有液體的氣流場氣體進行溫度測試的方法來克服或至少減輕現(xiàn)有技術的至少一個上述缺陷。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種對混有液體的氣流場氣體進行溫度測試的方法，所述對混有液體的氣流場氣體進行溫度測試的方法包括以下步驟：

步驟1：試驗前對溫度探針進行現(xiàn)場校準；

步驟2：試驗過程中進行氣液分離測試；

步驟3：將氣液分離測試數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)還原。

優(yōu)選地，所述步驟1中的現(xiàn)場校準具體為：

步驟11：在未噴液體的情況下，于被測截面的溫度范圍內(nèi)選取溫度梯度點；

步驟12：當截面溫度探針數(shù)量為偶數(shù)且為6個及以上時，被測截面溫度探針按角向等間隔選擇一半數(shù)量溫度探針使其方向背對氣流，背對氣流的溫度探針為A，選取正對氣流的溫度探針為B，將溫度梯度點設置為B測點平均溫度的目標值，進行進氣加溫試驗，記錄在B達到預設目標值時A的測點平均溫度；其次將被測截面溫度探針全部正對氣流裝配，將溫度梯度點設置為B測點平均溫度的目標值，進行進氣加溫試驗，記錄在B達到預設目標值時A的測點平均溫度；

步驟13：當截面溫度探針數(shù)量為奇數(shù)或4個及以下時，選取一臨近截面作為指示截面，設置在該臨近截面M的溫度探針記為M，設置在被測截面的溫度探針記為N，首先將N背對氣流裝配，M正對氣流裝配，采用M總溫數(shù)據(jù)平均值為參考基準按溫度梯度點進行加溫試驗，得到各個梯度點下N的平均值；繼而再將N正對氣流裝配，M正對氣流裝配，采用M總溫數(shù)據(jù)為參考基準按溫度梯度點進行加溫試驗，得到各個梯度點下N的平均值；

步驟14：當截面溫度探針數(shù)量為偶數(shù)且為6個及以上時，利用所述步驟12中的數(shù)據(jù)建立擬合公式；

步驟15：當截面溫度探針數(shù)量為奇數(shù)或4個及以下時，利用所述步驟13中的數(shù)據(jù)建立擬合公式。

優(yōu)選地，所述步驟2具體為：將探針旋轉(zhuǎn)至測頭背對氣流方向進行測試，并獲得試驗背對氣流的數(shù)據(jù)。

優(yōu)選地，將所述試驗背對氣流的數(shù)據(jù)帶入所述擬合公式計算，得到被測截面的混有液體的氣流場氣體的溫度。

優(yōu)選地，所述氣流場中所混有的液體為水、乙醇、水蒸氣中的一種。

優(yōu)選地，所述氣流場的流場噴射液體量最大為3kg/s，流場最高溫度300℃。

優(yōu)選地，所述溫度探針為非通透式帶罩溫度探針。

本申請的對混有液體的氣流場氣體進行溫度測試的方法具有如下顯著的優(yōu)點：

1.實現(xiàn)了現(xiàn)場溫度校準。對于混有液體的流場氣體溫度測試，受液體影響，難以預估目標被測截面流場的溫度和馬赫數(shù)，所以也就無法應用熱風洞的校準數(shù)據(jù)。同時，在熱風洞也難以模擬目標流場環(huán)境判斷溫度。本發(fā)明提出了直接基于所測試驗環(huán)境的現(xiàn)場校準技術，避免了上述問題。同時，熱風洞校準是溫度探針基于溫度點的校準，本發(fā)明方法校準用的擬合公式是依據(jù)正反向兩條擬合曲線公式建立，不依賴于同一校準溫度點。所以，正對氣流和背對氣流的校準溫度點不必完全相同，該方法更適合工程實際應用。

2.測試方法實現(xiàn)了氣液分離。通過溫度探針背對氣流測試，成功將氣體和液體分離。經(jīng)過多次試驗驗證，數(shù)據(jù)穩(wěn)定無異常。且根據(jù)發(fā)明方法的實質(zhì)，本方法還可應用于氣固分離，如粉塵與氣體。

3.擴大測試截面范圍。相較于特種防水溫度探針焊接位置多，應力集中點多。只能測試發(fā)動機尾噴口截面，發(fā)明采用常規(guī)結構的溫度探針，可應用于更多截面，尤其是發(fā)動機進口前的截面。該結構經(jīng)過多年試車試驗，積累了足夠的技術基礎。

4.降低溫度探針成本且加工制造效率高。相較于防水溫度探針，本測試方法使用常規(guī)溫度探針，焊接結構少，明顯降低了加工成本。常規(guī)溫度探針工藝成熟，加工制造效率高。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明一實施例的對混有液體的氣流場氣體進行溫度測試的方法的流程示意圖。

圖2是本發(fā)明第一實施例的對混有液體的氣流場氣體進行溫度測試的方法的測試截面的結構示意圖。

圖3是圖2所示的對混有液體的氣流場氣體進行溫度測試的方法中溫度探針的分布示意圖。

圖4是圖2所示的對混有液體的氣流場氣體進行溫度測試的方法中溫度探針的線性擬合曲線圖。

圖5是圖2所示的對混有液體的氣流場氣體進行溫度測試的方法中溫度探針的二次多項式擬合曲線圖。

圖6是本發(fā)明第二實施例的對混有液體的氣流場氣體進行溫度測試的方法的測試截面的結構示意圖。

圖7是圖6所示的對混有液體的氣流場氣體進行溫度測試的方法中溫度探針的分布示意圖。

圖8是圖6所示的對混有液體的氣流場氣體進行溫度測試的方法中溫度探針的線性擬合曲線圖。

圖9是圖1所示的對混有液體的氣流場氣體進行溫度測試的方法中的非通透式帶罩溫度探針的結構示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行更加詳細的描述。在附圖中，自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。下面結合附圖對本發(fā)明的實施例進行詳細說明。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明保護范圍的限制。

圖1是根據(jù)本發(fā)明一實施例的對混有液體的氣流場氣體進行溫度測試方法的流程示意圖。

如圖1所示的混有液體的氣流場氣體進行溫度測試的方法包括以下步驟：

步驟1：試驗前對溫度探針進行現(xiàn)場校準；

步驟2：試驗過程中進行氣液分離測試；

步驟3：將氣液分離測試數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)還原。

在本實施例中，步驟1中的現(xiàn)場校準具體為：

步驟11：在未噴液體的情況下，于被測截面的溫度范圍內(nèi)選取溫度梯度點；

步驟12：當截面溫度探針數(shù)量為偶數(shù)且為6個及以上時，被測截面溫度探針按角向等間隔選擇一半數(shù)量溫度探針使其方向背對氣流，背對氣流的溫度探針為A，選取正對氣流的溫度探針為B，將溫度梯度點設置為B測點平均溫度的目標值，進行進氣加溫試驗，記錄在B達到預設目標值時A的測點平均溫度；其次將被測截面溫度探針全部正對氣流裝配，將溫度梯度點設置為B測點平均溫度的目標值，進行進氣加溫試驗，記錄在B達到預設目標值時A的測點平均溫度；

步驟13：當截面溫度探針數(shù)量為奇數(shù)或4個及以下時，選取一臨近截面作為指示截面，設置在該臨近截面M的溫度探針記為M，設置在被測截面的溫度探針記為N，首先將N背對氣流裝配，M正對氣流裝配，采用M總溫數(shù)據(jù)平均值為參考基準按溫度梯度點進行加溫試驗，得到各個梯度點下N的平均值；繼而再將N正對氣流裝配，M正對氣流裝配，采用M總溫數(shù)據(jù)為參考基準按溫度梯度點進行加溫試驗，得到各個梯度點下N的平均值；

步驟14：當截面溫度探針數(shù)量為偶數(shù)且為6個及以上時，利用所述步驟2中的數(shù)據(jù)建立擬合公式；

步驟15：當截面溫度探針數(shù)量為奇數(shù)或4個及以下時，利用所述步驟13中的數(shù)據(jù)建立擬合公式。

在本實施例中，步驟2具體為：將探針旋轉(zhuǎn)至測頭背對氣流方向進行測試，并獲得試驗背對氣流的數(shù)據(jù)。

在本實施例中，將試驗背對氣流的數(shù)據(jù)帶入擬合公式計算，得到被測截面的混有液體的氣流場氣體的溫度。

可以理解的是，氣流場中所混有的液體可以是水、乙醇、水蒸氣中的一種。

有利的是，氣流場的流場噴射液體量最大為3kg/s，流場最高溫度300℃。

有利的是，所述溫度探針為非通透式帶罩溫度探針。

實施例1：圖1是根據(jù)本發(fā)明一實施例的對混有液體的氣流場氣體進行溫度測試的方法的流程示意圖。圖2是本發(fā)明第一實施例的對混有液體的氣流場氣體進行溫度測試的方法的測試截面的結構示意圖。圖3是圖2所示的對混有液體的氣流場氣體進行溫度測試的方法中溫度探針的分布示意圖。圖4是圖2所示的對混有液體的氣流場氣體進行溫度測試的方法中溫度探針的線性擬合曲線圖。圖5是圖2所示的對混有液體的氣流場氣體進行溫度測試的方法中溫度探針的二次多項式擬合曲線圖。

對于被測截面的溫度探針數(shù)量為偶數(shù)且為6個及以上(含6個)這一類。例如被測截面布置8個溫度探針，被測溫度區(qū)間60℃-140℃，測試截面如圖2所示，被測截面的溫度探針分布如圖3所示，采用如下實施方式：

步驟1：試驗前對溫度探針進行現(xiàn)場校準。具體地，步驟11：在未噴液體的情況下，于被測截面的溫度范圍內(nèi)選取溫度梯度點。因被測截面溫度區(qū)間60℃-140℃，所以間隔20℃選取溫度梯度點，分別是60℃、80℃、100℃、120℃、140℃。

步驟12：在本實施例中，被測截面溫度探針按角向等間隔選擇一半數(shù)量溫度探針使其方向背對氣流，本例中，選取2、4、6、8號探針旋轉(zhuǎn)使其背對氣流，為敘述方便記這部分溫度探針為A。選取1、3、5、7號探針溫度探針正對氣流記為B。將溫度梯度點設置為B測點平均溫度的目標值，進行進氣加溫試驗，記錄在B達到預設目標值時A的測點平均溫度。

第二階段，將被測截面溫度探針全部正對氣流裝配，將溫度梯度點設置為B測點平均溫度的目標值，進行進氣加溫試驗，記錄在B達到預設目標值時A的測點平均溫度。

第三階段，使用第一階段數(shù)據(jù)，以B的測點平均溫度為橫坐標，對應的A的測點平均溫度為縱坐標，作圖并建立擬合曲線函數(shù)y1。在同一張圖上，使用第二階段獲取的數(shù)據(jù)，以B的測點平均溫度為橫坐標，對應的A的測點平均溫度為縱坐標，在作圖并建立擬合曲線函數(shù)y2，如圖4所示。依據(jù)圖4中的y1和y2函數(shù)，建立關系式y(tǒng)₂＝f(y₁)。

步驟14，建立擬合公式，具體地，建立不同階次的擬合公式，比較擬合誤差，選擇最優(yōu)關系式y(tǒng)_2優(yōu)＝f(y_1優(yōu))。例如，建立二次多項式進行擬合Y₂＝f(Y₁)，如圖5所示。

比較線性擬合和二次多項式擬合的誤差，如表1和表2所所示。線性擬合差值絕對值最大達到1.8℃，二次多項式擬合差值絕對值最大為1.0℃。二次多項式擬合在目標溫度范圍(60℃～140℃)內(nèi)擬合效果更好。所以，選擇二次多項式進行擬合，并利用圖5的二次多項式建立Y₂＝f(Y₁)作為最優(yōu)關系式y(tǒng)_2優(yōu)＝f(y_1優(yōu))。

表1背對氣流溫度擬合結果(xx次試車數(shù)據(jù))

表2正對氣流溫度擬合結果(xx次試車數(shù)據(jù))

步驟2：試驗過程中進行氣液分離測試，具體地，將溫度探針背對氣流裝配進行測試，并得到測試數(shù)據(jù)作為y_1優(yōu)。

步驟3，利用步驟14得到的最優(yōu)關系式y(tǒng)_2優(yōu)＝f(y_1優(yōu))計算，其結果即為分離出液體后的氣體總溫。

實施例2：圖6是本發(fā)明第二實施例的對混有液體的氣流場氣體進行溫度測試的方法的測試截面的結構示意圖。圖7是圖6所示的對混有液體的氣流場氣體進行溫度測試的方法中溫度探針的分布示意圖。圖8是圖6所示的對混有液體的氣流場氣體進行溫度測試的方法中溫度探針的線性擬合曲線圖。

對于被測截面的溫度探針數(shù)量為奇數(shù)或4個及以下(含4個)的情況，例如3個溫度探針，被測溫度區(qū)間60℃-140℃，測試截面如圖6所示，被測截面探針分布如圖7所示。需要選取某一臨近截面，作為指示截面。為敘述方便，指示截面的溫度探針記為M，被測截面的溫度探針記為N，具體實施方式如下：

步驟1：試驗前對溫度探針進行現(xiàn)場校準。具體地，步驟11，在未噴液體的情況下，于被測截面的溫度范圍內(nèi)選取若干溫度梯度點。因被測截面溫度區(qū)間60℃-140℃，所以間隔20℃選取溫度梯度點，分別是60℃、80℃、100℃、120℃、140℃。

步驟13，當截面溫度探針數(shù)量為奇數(shù)或4個及以下時，選取一臨近截面作為指示截面，設置在該臨近截面M的溫度探針記為M，設置在被測截面的溫度探針記為N，首先將N背對氣流裝配，M正對氣流裝配，采用M總溫數(shù)據(jù)平均值為參考基準按溫度梯度點進行加溫試驗，得到各個梯度點下N的平均值；即第一階段，N背對氣流裝配，M正對氣流裝配。采用M總溫數(shù)據(jù)平均值為參考基準按溫度梯度點進行加溫試驗，得到各個梯度點下N的平均值。

繼而再將N正對氣流裝配，M正對氣流裝配，采用M總溫數(shù)據(jù)為參考基準按溫度梯度點進行加溫試驗，得到各個梯度點下N的平均值；即第二階段，N正對氣流裝配，M正對氣流裝配。采用M總溫數(shù)據(jù)為參考基準按溫度梯度點進行加溫試驗，得到各個梯度點下N的平均值。

第三階段，使用第一階段數(shù)據(jù)，以M溫度值的平均值為橫坐標，N正對氣流各個梯度點下的溫度的平均值為縱坐標，作圖并建立關系曲線y1。

步驟15：當截面溫度探針數(shù)量為奇數(shù)或4個及以下時，利用所述步驟13中的數(shù)據(jù)建立擬合公式；具體地，在同一張圖上，使用第二階段獲取的數(shù)據(jù)，以M溫度值的平均值為橫坐標，N背對氣流各個梯度點下的溫度的平均值為縱坐標，在作圖并建立關系曲線y2，如圖8所示。在圖中建立曲線y1和y2的關系式y(tǒng)₂＝f(y₁)。如第一實施例所述方法，建立不同階次的擬合公式，比較擬合誤差,選擇最優(yōu)關系式y(tǒng)_2優(yōu)＝f(y_1優(yōu))。

步驟2：試驗過程中進行氣液分離測試，并獲取測試數(shù)據(jù)作為y_1優(yōu)；步驟3：將氣液分離測試數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)還原。具體地，利用最優(yōu)關系式y(tǒng)_2優(yōu)＝f(y_1優(yōu))計算，其結果即為分離出液體后的氣體總溫。

圖9是圖1所示的對混有液體的氣流場氣體進行溫度測試的方法中的非通透式帶罩溫度探針的結構示意圖。

在本申請中所使用的帶有非通透式帶罩溫度探針，結構如圖9所示。序號1為熱電偶偶絲，序號2為滯止室，序號3為支桿，序號4為堵條，序號5為焊料。測頭正對氣流測試時，氣流通過滯止室2中間的大孔流入,流經(jīng)熱電偶偶絲1，然后由兩邊小孔流出。支桿3背對測頭端的工藝槽填塞堵條4后用焊料5堆焊，焊后打磨成型，這樣支桿背對測頭端閉合無槽。

最后需要指出的是：以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制。盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術方案的精神和范圍。