針對垂直相交型陣列易受陰影效應(yīng)影響的問題,根據(jù)時差法原理,采用三組超聲波換能器互成120。放置,設(shè)計了一種具有三條獨(dú)立測風(fēng)路徑的改進(jìn)型測風(fēng)陣列,并建立了風(fēng)速計算模型。該陣列保證至少有兩組換能器正常工作的前提下,對某一條受到繞流干擾嚴(yán)重的測風(fēng)路徑進(jìn)行校正。利用SpaceClaim軟件建立測風(fēng)陣列及風(fēng)洞模型,通過Meshing軟件進(jìn)行網(wǎng)格劃分,使用FLUENT軟件改變模擬風(fēng)洞內(nèi)的風(fēng)速及雷諾數(shù)等指標(biāo),仿真兩種陣列在不同流態(tài)下的性能表現(xiàn),得到速度分布云圖以及測風(fēng)路徑速度曲線圖,說明了改進(jìn)型測風(fēng)陣列能明顯提升測風(fēng)精度。 

【文章來源】：傳感技術(shù)學(xué)報. 2020,33(02)北大核心

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

圖２陰影效應(yīng)不意圖??

進(jìn)行流體仿真實(shí)驗，??在不同的風(fēng)速、風(fēng)向和雷諾數(shù)下與藥直＃交型陣列??迸行繞流分析對比，驗證了改進(jìn)陣列模型的優(yōu)越性９??１時差法原理??．．起：聲彼具？．方．向性好，．參透能力１振壽優(yōu)慮，在現(xiàn)??代電子系統(tǒng)中虛用廣泛［８］。超聲波在空氣中傳播??時，其速度會受到風(fēng)速的影響，風(fēng)速矢量會在超靑波??傳播路徑上產(chǎn)生線性疊加。根據(jù)這一特性，測量出??超聲波在一定距離下順風(fēng)和逆風(fēng)的傳播時間，通過??傳播時間姜可以推導(dǎo)出風(fēng)速。??一般情況下》超聲波換能器的外形采用圓牲：型設(shè)??計。如圖１所示，在理想風(fēng)洞中，收發(fā)一體的換能器??ＭＪＶ之間的距離為并且與風(fēng)速籠量相平行。通過??兩個換能器交替收發(fā)超聲波信號，系統(tǒng)測得順風(fēng)傳播??時間和逆風(fēng)傳播時間＾＾假設(shè)風(fēng)速為超聲波??在理想風(fēng)銅中的傳播速度為Ｃ，根據(jù)已知條件，可轉(zhuǎn)％；??＂??Ｌ??Ｌ??（ＭＡｆ?＿??Ｖｍｎ??￣￣＾Ｖ??Ｌ??Ｌ??＾ＮＭ?＇??Ｖｎｍ??￣￣＾Ｖ??禽方程組（ｉｙ可以得到：??Ｌ?（?１??Ｆ＝——－??上釀??風(fēng)速?Ａ?—??矢量＝＝＝ｔｉ?ｕ?一??圖１時差法原理圖??如圖２所示，風(fēng)速矢眞鐘過換餌器時，由于換能??器的阻輯會做繞流運(yùn)動，此時換能器Ｍ的后方鳳速??會明顯降低、，產(chǎn)生瑞流，這就是阻影效應(yīng)。換能器之??間的距離，以及和風(fēng)速矢量之間的夾角部會對阻影??效應(yīng)的強(qiáng)弱產(chǎn)生影響。３此，如何選取一個合適的??測風(fēng)陣列，能夠有效的減翦兩影效應(yīng)所產(chǎn)生的負(fù)面??影晌，朞目前研究齡重處ｔ??換能器Ｍ??換能器Ｎ??風(fēng)速?＞?；??矢量二二＝：：！??陰影??－效應(yīng)區(qū)??圖２陰影效應(yīng)不意圖??２超聲波換能器陣列改進(jìn)設(shè)計??

００?ｊｆｌｎｉ?的長，貪體，聲??將長方體的兩個底面分別設(shè)定為風(fēng)的入口與出口。??在完成建糢后，將模型導(dǎo)入ＡＮＳＹＳ?Ｍｅｓｈｉｎｇ迸行網(wǎng)??格劃分，由于網(wǎng)格的質(zhì)量會直接影響到計算的精確??．廣，所以在＿流體仿真中往德鬻要花費(fèi)太量的塒間：來??劃分網(wǎng)格細(xì)１?＊不同的求＿：養(yǎng)塑，對于網(wǎng)格拇豪求也??不相＿ａ８］，一般來說流體力學(xué)分析需賽高質(zhì)量的網(wǎng)??格來避免數(shù)值發(fā)散，因此選用了適用性較強(qiáng)的四面??體非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格ａ由于網(wǎng)格劃分步驟繁瑣，需要調(diào)試??多項參數(shù)，不再繁述詳細(xì)的劃分過程，圖４即為最終??完成的模擬風(fēng)洞及換能器陣列網(wǎng)格。??圖４網(wǎng)格劃分情況??網(wǎng)格劃分歲成后，為了保怔網(wǎng)格的精確性和可??靠牲，需要借助＿?Ｍｅｓｈ?Ｍｅｔｒｉｃ工具依賴閑格虡；量慮??量方法來檢測網(wǎng)格劃分的慮量。關(guān)于流體分析，涉??及到多個網(wǎng)格質(zhì)量虛量，萁傘偏斜（＿ＳＷｖｗ？？．：）：基首＿??要的網(wǎng)格質(zhì)量判據(jù)之一，其定義為：??最優(yōu)單元兄寸－單元尺寸??偏斜：??最優(yōu)單元尺寸??（１４）??偏斜的值域為０?￣?１，其值越小代表誤差越低，網(wǎng)??格鷹量越好，理想狀態(tài)下的偏斜為〇，實(shí)際操作中網(wǎng)??格虜ｉ與偏斜的關(guān)系如表］所示。??表１不同偏斜下的網(wǎng)格質(zhì)量??偏斜的值??網(wǎng)格質(zhì)量??０．９?？１??很差??０．７５－０．９??較差??０．５?？０．７５??一般??０．２５?？０．５??較好??０?？０．２５??優(yōu)秀??模擬鳳洞及換’能器陣列的網(wǎng)格偏斜如圖５所??示，圖中統(tǒng)計的偏斜最小值為１．５８８?７?ｘ?１〇氣最大值??

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號：3066842