Исследование характеристик пульсаций в сверхзвуковом потоке в канале квадратного сечения, страница 3

где t_к  — постоянная времени цепи компенсации термоанемометра, при этом необходимо обеспечить t_Д = t_к.

Зависимость  амплитуды сигнала на датчике от частоты имеет вид

.                                       (1.2)

На рисунке 1.7 приведены примеры полученных расчетным способом зависимостей (1.2) для нескольких значений постоянной времени датчика.

Рисунок 1.7 — Зависимость  амплитуды сигнала на датчике от частоты для различных значений постоянной времени датчика

2 ОСОБЕННОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ ПУЛЬСАЦИЙ В  СЖИМАЕМЫХ ПОТОКАХ С ПОМОЩЬЮ  ТЕРМОАНЕМОМЕТРА

При разработке и выборе методов и средств измерений нестационарных процессов в высокоскоростных сжимаемых потоках должны быть приняты во внимание многие обстоятельства: вид пульсаций, наличие одновременно нескольких типов пульсаций и соответственно совместное их влияние на чувствительный элемент, пространственно-временные характеристики пульсаций, вносимые датчиками возмущения в поток, пространственная разрешающая способность и т.д. Среди методов и датчиков для измерения пульсаций в потоках газа имеются применяемые как для измерения пульсаций на поверхностях (моделях, стенках аэродинамических труб), так и для измерений непосредственно в потоке, контактные и бесконтактные и т.д. [5, 6].

Наиболее распространенным и универсальным методом исследования пульсаций до настоящего времени остается термоанемометрический.

Но если при малых скоростях потока теория термоанемометрических измерений всесторонне и глубоко развита, то при больших скоростях практическое использование термоанемометра сопряжено с рядом проблем. Некоторые из них решены для сверхзвуковых скоростей потока в работах Коважного, Морковина, Лауфера и других авторов [3, 7, 8]. Наименее изученной является область больших дозвуковых и трансзвуковых скоростей.

Проблема измерения пульсаций с помощью термоанемометра включает в себя следующие вопросы:

·  выбор или создание аппаратуры для измерений пульсаций,

·  определение закона теплообмена между датчиком и потоком,

·  интерпретация результатов измерений.

Эти вопросы взаимосвязаны, решение каждого из них определяет решение других и всей проблемы в целом. Термоанемометрическая аппаратура должна обеспечивать нагрев датчика, усиление сигнала, его частотную коррекцию из-за искажений вследствие тепловой инерции датчика. Так как в потоке одновременно могут присутствовать пульсации нескольких параметров, к которым чувствителен датчик, необходимо найти вклад каждого из параметров в выходной сигнал термоанемометра, что может быть осуществлено, если известны коэффициенты чувствительности датчика к разным воздействующим параметрам. Определение закона теплообмена между датчиком и потоком является одним из необходимых условий для решения этого вопроса. При интерпретации результатов термоанемометрических измерений необходимо установить соответствие между измеренными пульсациями, к которым чувствителен датчик, и физическими параметрами, определяющими исследуемые явления. В несжимаемых потоках, когда присутствуют только пульсации скорости, пульсации электрического напряжения на датчике однозначно связаны с ними. Поэтому измерение турбулентности при малых скоростях обычно не представляет сложности.

Широкое применение термоанемометров для исследования пульсационных характеристик в потоках газов и жидкостей ограничено в основном диапазоном относительно небольших скоростей, когда справедливо допущение о несжимаемости газа. Для малых скоростей потока выполнено большое количество методических исследований, хорошо разработаны теоретические вопросы использования термоанемометра для измерения всевозможных характеристик пульсаций скорости потока. Большой ассортимент датчиков (как проволочных, так и пленочных), серийно выпускаемая высококлассная аппаратура сделали термоанемометр одним из наиболее распространенных инструментов для исследования тонкой структуры ламинарных и турбулентных потоков.