留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

Φ0.5m高超声速风洞气动力试验不确定评估

刘春风 熊琳

刘春风, 熊琳. Φ0.5m高超声速风洞气动力试验不确定评估[J]. 实验流体力学, 2017, 31(4): 90-96. doi: 10.11729/syltlx20160121
引用本文: 刘春风, 熊琳. Φ0.5m高超声速风洞气动力试验不确定评估[J]. 实验流体力学, 2017, 31(4): 90-96. doi: 10.11729/syltlx20160121
Liu Chunfeng, Xiong Lin. Uncertainty assessment for aerodynamic test in Φ0.5m hypersonic wind tunnel[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, 2017, 31(4): 90-96. doi: 10.11729/syltlx20160121
Citation: Liu Chunfeng, Xiong Lin. Uncertainty assessment for aerodynamic test in Φ0.5m hypersonic wind tunnel[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, 2017, 31(4): 90-96. doi: 10.11729/syltlx20160121

Φ0.5m高超声速风洞气动力试验不确定评估

doi: 10.11729/syltlx20160121
详细信息
    作者简介:

    刘春风(1988-), 男, 河北承德人, 工程师。研究方向:风洞天平。通信地址:北京市丰台区云岗西路17号。E-mail:nuaaa_lcf@126.com

    通讯作者:

    刘春风, E-mail:nuaaa_lcf@126.com

  • 中图分类号: V211.752

Uncertainty assessment for aerodynamic test in Φ0.5m hypersonic wind tunnel

  • 摘要: 基于AGARD(AGARD-AR-304)和AIAA(AIAA S-071A-1995)的风洞试验不确定度评估标准,对评估流程进行了扩展,应用到Φ0.5m高超声速风洞。具体包括:根据试验流程辨识得到风洞试验的不确定度源;对试验的自变量进行不确定度的评估,包括其偏差极限和精度极限的具体值;最后基于标准的方法评估了显性自变量引入的不确定度,并运用线性插值的方法评估了迎角引入的不确定度。通过一升力体外形飞行器的评估结果,发现系统误差引入的不确定度占主导地位;CNCACm 3个大量的不确定度值在不同迎角时有显著差异,并且Cm的不确定度相对较大;不确定度敏感性结果显示天平和总压传感器引入的不确定度起主导作用。
  • 图  1  不确定度评估方案

    Figure  1.  Uncertainty assessment methodology

    图  2  不确定度计算流程

    Figure  2.  Uncertainty assessment in Matlab

    图  3  试验结果的偏差极限和精度极限

    Figure  3.  Bias limit and precision limit of the test

    图  4  CN试验结果的分布范围

    Figure  4.  Distribution of CN

    图  5  CA试验结果的分布范围

    Figure  5.  Distribution of CA

    图  6  Cm试验结果的分布范围

    Figure  6.  Distribution of Cm

    图  7  CN主要自变量的敏感性随迎角的变化

    Figure  7.  Senstitivity of independent variables at different attack angles

    图  8  CA主要自变量的敏感性随迎角的变化

    Figure  8.  Sensitivity of independent variables at different attack angles

    表  1  Φ0.5m高超声速风洞的不确定度源

    Table  1.   Uncertainty sources in Φ0.5m hypersonic wind tunnel

    类别 项目 具体源头
    试验技术 天平校准 校准各环节误差
    弹性角校准 校准各环节误差
    支撑机构 迎角运行误差
    侧滑角运行误差
    天平滚转角 安装的误差
    参考长度测量 高度尺、游标卡尺等示值误差
    测量人员的读数误差
    温度漂移 温度效应
    测试仪器 压力传感器 量程误差
    分辨率
    K型热电偶 测量误差
    压力信号采集卡 量程误差
    截断误差
    天平信号采集卡 量程误差
    线性偏差
    风洞流场 马赫数校测 校测各环节误差
    下载: 导出CSV

    表  2  Φ0.5m高超声速风洞的自变量

    Table  2.   Independent variables of Φ0.5m hypersonic wind tunnel

    参数 代号 单位
    驻室压力 pc1 Pa
    pc2 Pa
    模型底压 pd1 Pa
    pd2 Pa
    总压 p01 Pa
    p02 Pa
    运行迎角 α0 °
    天平安装滚转角 φ °
    对质心力矩系数的参考距离 lgz m
    lgx1 m
    lgx2 m
    马赫数 Ma
    弹性角系数 KαMz °/kg/m
    KαY °/kg
    天平各元载荷 Q kg
    Y kg
    Z kg
    Mx kg·m
    My kg·m
    Mz kg·m
    下载: 导出CSV

    表  3  一升力体外形的部分不确定度结果

    Table  3.   Uncertainty result of a lifting model

    α CN CA Cm
    偏差极限 精度极限 不确定度 偏差极限 精度极限 不确定度 偏差极限 精度极限 不确定度
    -10 0.02608 0.00273 0.02622 0.00404 0.00066 0.00409 0.00591 0.00203 0.00625
    -7.5 0.02135 0.00263 0.02151 0.00369 0.00065 0.00375 0.00487 0.00168 0.00515
    -5 0.01655 0.00257 0.01675 0.00336 0.00065 0.00342 0.00394 0.00133 0.00415
    -2.5 0.01167 0.00240 0.01192 0.00304 0.00064 0.00310 0.00276 0.00096 0.00293
    0 0.00828 0.00240 0.00863 0.00281 0.00064 0.00289 0.00194 0.00072 0.00207
    2.5 0.00753 0.00241 0.00790 0.00261 0.00063 0.00269 0.00145 0.00067 0.00160
    5 0.01056 0.00251 0.01086 0.00250 0.00063 0.00258 0.00173 0.00087 0.00194
    7.5 0.01554 0.00264 0.01576 0.00247 0.00063 0.00254 0.00258 0.00123 0.00286
    10 0.02144 0.00291 0.02164 0.00245 0.00063 0.00253 0.00368 0.00166 0.00404
    12.5 0.02820 0.00331 0.02839 0.00246 0.00063 0.00254 0.00495 0.00217 0.00541
    15 0.03579 0.00372 0.03598 0.00245 0.00063 0.00253 0.00639 0.00274 0.00696
    17.5 0.04393 0.00424 0.04414 0.00241 0.00063 0.00249 0.00794 0.00337 0.00862
    20 0.05260 0.00470 0.05281 0.00236 0.00063 0.00244 0.00959 0.00339 0.01017
    下载: 导出CSV
  • [1] AGARD. Quality assessment for wind tunnel[R]. AGARD-AR-304, 1994.
    [2] Anon. Assessment of wind tunnel data uncertainty[R]. AIAA-S-071-1995, 1995.
    [3] Olympio A F M, Sadahaki Y. Uncertainty methodology at the brazilian TA-2 subsonic wind tunnel[R]. AIAA-98-2716, 1998.
    [4] Ulbrich N, Boone A R. Uncertaity analysis of test data in the ames 11-foot transonic wind tunnel[R]. AIAA-2004-2195, 2004.
    [5] Shinji N, Hidetoshi I. Uncertainty identification of supersonic wind-tunnel testing[J]. Journal of Aircraft, 2011, 48(2):567-577. doi: 10.2514/1.C031159
    [6] Michael J H, Jeremy L H. Detailed uncertainty analysis for ares I ascent aerodynamics wind tunnel database[R]. AIAA-2008-4259, 2008.
    [7] Eric R H, Mark E K. Aerodynamic and aerothermal instrumentation:measurement uncertainty in the NSWC hypervelocity wind tunnel[R]. AIAA-96-2210, 1996.
    [8] Dale L B. Application of uncertainty methodology at the boeing aerodynamics laboratory[R]. AIAA-96-2215, 1996.
    [9] Cahill D M. Application of uncertainty methodology for the wind tunnel facilities at AEDC[R]. AIAA-96-2216, 1996.
    [10] Anthony M S. Uncertainty analysis of the NASA MSFC 14-inch trisonic wind tunnel[R]. AIAA-99-0684, 1999.
    [11] 谢疆宇, 吴军强, 钟世东, 等. 2.4m跨声速风洞大型飞机试验不确定度评估[J].实验流体力学, 2010, 24(6):65-68. http://www.syltlx.com/CN/abstract/abstract9896.shtml

    Xie J Y, Wu J Q, Zhong S D, et al. Uncertainty analysis for large aircraft test in 2.4m transonic wind tunnel[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, 2010, 24(6):65-68. http://www.syltlx.com/CN/abstract/abstract9896.shtml
    [12] 王刚, 唐志共, 吕治国, 等.激波风洞气动力试验不确定度影响因素分析[J].实验流体力学, 2013, 27(2):87-90. http://www.syltlx.com/CN/abstract/abstract10338.shtml

    Wang G, Tang Z G, Lyu Z G, et al. Analysis of uncertainty for aerodynamic test in shock tunnel[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, 2013, 27(2):87-90. http://www.syltlx.com/CN/abstract/abstract10338.shtml
  • 加载中
图(8) / 表(3)
计量
  • 文章访问数:  139
  • HTML全文浏览量:  102
  • PDF下载量:  8
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2016-08-03
  • 修回日期:  2016-10-12
  • 刊出日期:  2017-08-25

目录

    /

    返回文章
    返回

    重要公告

    www.syltlx.com是《实验流体力学》期刊唯一官方网站,其他皆为仿冒。请注意识别。

    《实验流体力学》期刊不收取任何费用。如有组织或个人以我刊名义向作者、读者收取费用,皆为假冒。

    相关真实信息均印刷于《实验流体力学》纸刊。如有任何疑问,请先行致电编辑部咨询并确认,以避免损失。编辑部电话0816-2463376,2463374,2463373。

    请广大读者、作者相互转告,广为宣传!

    感谢大家对《实验流体力学》的支持与厚爱,欢迎继续关注我刊!


    《实验流体力学》编辑部

    2021年8月13日