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脉冲燃烧风洞测力系统动态标定方法

武龙 王锋 乐嘉陵

武龙, 王锋, 乐嘉陵. 脉冲燃烧风洞测力系统动态标定方法[J]. 实验流体力学, 2017, 31(4): 51-58. doi: 10.11729/syltlx20160158
引用本文: 武龙, 王锋, 乐嘉陵. 脉冲燃烧风洞测力系统动态标定方法[J]. 实验流体力学, 2017, 31(4): 51-58. doi: 10.11729/syltlx20160158
Wu Long, Wang Feng, Le Jialing. A dynamic calibration method for a dynamometric system in impulse combustion facilities[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, 2017, 31(4): 51-58. doi: 10.11729/syltlx20160158
Citation: Wu Long, Wang Feng, Le Jialing. A dynamic calibration method for a dynamometric system in impulse combustion facilities[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, 2017, 31(4): 51-58. doi: 10.11729/syltlx20160158

脉冲燃烧风洞测力系统动态标定方法

doi: 10.11729/syltlx20160158
基金项目: 

国家自然科学基金项目 11372339

高超声速冲压发动机技术重点实验室基金项目 STSKFKT2012001

详细信息
    作者简介:

    武龙:武 龙(1991-), 男, 黑龙江省大庆市人, 硕士研究生。研究方向:载荷辨识。通信地址:四川省绵阳市涪城区剑门路西段278号(621000)。E-mail:779483196@qq.com

    通讯作者:

    王锋, E-mail:wfscholar@163.com

  • 中图分类号: V211.7

A dynamic calibration method for a dynamometric system in impulse combustion facilities

  • 摘要: 针对脉冲燃烧风洞中的测力系统,提出了一种动态标定方法。利用力锤在模型表面上不同位置,沿不同方向施加一系列集中载荷,由输入载荷和天平输出辨识出该表面对应的单位脉冲响应函数(UIRF),再将各表面对应的UIRF加权得到系统的UIRF,加权系数由试验状态下各表面的压力分布确定。辨识某表面对应的UIRF时,通过将其参数化使反卷积问题转化为参数优化问题以回避问题的病态特性。求解参数优化问题时,先用遗传算法搜索到参数全局最优解的近似值,再以此作为单纯形方法的初值继续优化得到参数最优值。在ANSYS中模拟了动态标定过程,考虑了实际试验中输出应变含有较大噪声的情况,验证了这种动态标定方法的准确性。
  • 图  1  试验系统示意图

    Figure  1.  Schematic of the testing system

    图  2  六分量天平

    Figure  2.  Six component balance

    图  3  模型表面加载点与方向示意图

    Figure  3.  Schematic of load points and directions

    图  4  优化算法流程示意图

    Figure  4.  Flow diagram of the optimization algorithm

    图  5  计算应变y54(t)与测量应变yo54(t)对比

    Figure  5.  Comparison between computed strain y54(t) and measured strain yo54(t)

    图  6  输出信号yo11(t)与加入噪声后的输出信号yn11(t)

    Figure  6.  Output yo11(t) and output with noise yn11(t)

    图  7  单位脉冲响应函数对比

    Figure  7.  Comparison between UIRFS

    图  8  应变-时间曲线对比

    Figure  8.  Comparison between strain responses

    表  1  试验系统的前6阶模态

    Table  1.   The first six order modes of the testing system

    Order 1 2 3 4 5 6
    f/Hz 5.91 9.55 12.48 16.13 17.03 23.30
    Mode
    Description around x axis around y axis around z axis along z axis along x axis along y axis
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    表  2  前10个振动成分

    Table  2.   The first ten frequencies and amplitudes

    f/Hz Aε
    12.29 15.41
    5.77 6.87
    16.92 6.03
    9.39 -4.50
    23.01 3.17
    23.20 0.12
    16.76 0.12
    12.42 0.11
    22.85 0.11
    5.83 -0.08
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    表  3  优化初值

    Table  3.   Initial values of optimization

    f/Hz Aε γ
    5.77 6.80 0
    9.40 -4.50 0
    12.29 15.52 0
    16.92 6.14 0
    23.01 3.40 0
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    表  4  优化结果

    Table  4.   Results of optimization

    f/Hz Aε γ
    5.77 6.89 2×10-4
    9.39 -4.50 4×10-4
    12.29 15.48 5×10-5
    16.92 6.19 2×10-4
    23.01 3.46 4×10-4
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    表  5  优化结果

    Table  5.   Results of optimization

    f/Hz Aε γ
    5.77 6.86 1×10-4
    9.34 -4.50 5×10-4
    12.29 15.47 4×10-5
    16.92 6.17 2×10-4
    23.01 3.46 4×10-4
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-10-21
  • 修回日期:  2017-01-09
  • 刊出日期:  2017-08-25

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    2021年8月13日