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總温
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目錄
- 1 相關信息
- 2 總温測量技術
- ▪ 低密度風洞總温測量
- ▪ 激波風洞總温測量
- 3 航空航天中的燃氣總温傳感器
總温相關信息
靜態温度和總温之間的關係由下式給出:
流體在流動時具有它的壓力、温度、密度、速度、馬赫數。如能使一流體以絕熱過程完全靜止時,那麼它的動能將轉化為內能,反映在壓力、温度與密度上。此時之温度便為總温。實際例子為航空器的總温探頭在前端量測的便是總温。
總温總温測量技術
温度是表徵物體狀態的特徵參數之一。温度測量,在空氣動力學試驗中有着廣泛的應用。為了確定空氣的密度、粘性係數和流動速度等,通常都需要測量温度。空氣動力天平測得的數據要計及温度的影響,也需要測量温度。在無加熱器的超聲速風洞中,某些情況下需監測氣流温度以防止水蒸氣凝結。在有加熱器的高超聲速風洞中,某些情況下需要監測温度,以防止冷卻器失靈造成的洞體某些部位過熱。通過測量模型表面的温度分佈,可確定氣流在模型表面上的流動狀態。總之,温度測量在空氣動力學試驗中具有重要的意義。
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在空氣動力學領域,高速氣流温度的測量一般指氣體總温的測量,即氣流在絕熱滯止狀態下所能達到的温度。實測過程中完全絕熱滯止是無法實現的,因此即使不存在使用誤差的情況下,探針的指示温度也總是小於總温而高於靜温。工程技術人員的任務在於設計出品質優良的探針,使其指示温度與總温儘可能接近,並在校準風洞上進行校正,找出兩者的誤差,從而對總温探針的指示温度加以修正。
總温低密度風洞總温測量
低密度風洞温度測量主要是指風洞駐室總温和試驗段氣流總温測量。此外,為了分析噴管流動狀態,有時也要測量氣流的震動温度和轉動温度。其中,駐室總温是一個重要的狀態參數。
總温激波風洞總温測量
氣流的總温是高超聲速試驗設備模擬能力的一個重要標誌,又是確定其試驗氣流特性的一個基本參數,因此,無論是為了校準試驗設備的性能,還是提供試驗數據,均需要進行總温測量。工程中主要有這幾種常用技術:激波馬赫數、駐點熱流率和皮託壓力、帶屏蔽罩的熱電偶三種測量技術。
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總温航空航天中的燃氣總温傳感器
在航空航天領域中,準確測量燃燒室出口燃氣流温度,能為發動機進氣道及尾噴管的優化設計提供重要的參考數據。實際測量高速高焓燃氣温度時,為了使傳感器測量温度更接近氣流真實温度,通常將傳感器與合適的滯止罩配套做成總温探針樣式。總温傳感器測試時,燃氣流受滯止室及傳感器探頭的雙重滯止,正向流動速度迅速減小,氣流的動能轉變為熱能,由燃氣高速流動所帶來的速度誤差也將減小。
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在熱工流體力學中,氣流的總温 Tt由靜温 T和動温 Tv兩部分組成。靜温是度量氣體分子自由運動的動能;動温是度量氣體分子定向運動的動能。
傳感器的指示温度與氣流的總温的偏差,是測量誤差。總温傳感器示意圖如圖1所示。
- 參考資料
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- 1. Van Wylen, G.J., and Sonntag, R.E. (1965), Fundamentals of Classical Thermodynamics, John Wiley & Sons, Inc., New York
- 2. Van Wylen and Sonntag, Fundamentals of Classical Thermodynamics, section 14.1
- 3. 張紹武. 高焓高速氣流總温熱電偶測量技術研究[D]. 國防科學技術大學, 2004.
- 4. 佟顯義, 徐微, 鄭全,等. 燃氣總温傳感器的設計[J]. 傳感技術學報, 2016, 29(2):301-305.
- 5. 廖理主編.熱學計量[M].北京:原子能出版社,2002:285.