采用長(zhǎng)細(xì)管法進(jìn)行脈動(dòng)壓力轉(zhuǎn)捩探測(cè)的實(shí)驗(yàn)研究

高永衛(wèi)，黃 鵬，朱奇亮，梁撐剛

（西北工業(yè)大學(xué)翼型研究中心，西安 710072）

采用長(zhǎng)細(xì)管法進(jìn)行脈動(dòng)壓力轉(zhuǎn)捩探測(cè)的實(shí)驗(yàn)研究

高永衛(wèi)，黃 鵬，朱奇亮，梁撐剛

（西北工業(yè)大學(xué)翼型研究中心，西安 710072）

為了簡(jiǎn)便地使用測(cè)量模型表面脈動(dòng)壓力特征的方法探測(cè)邊界層轉(zhuǎn)捩位置，需要研究脈動(dòng)壓力傳感器接在傳統(tǒng)測(cè)壓模型外的適用性，即通過(guò)長(zhǎng)細(xì)管將模型表面的脈動(dòng)壓力信號(hào)傳遞到脈動(dòng)壓力傳感器上的方式是否可得到轉(zhuǎn)捩的特征信號(hào)。首先采用信號(hào)發(fā)生器驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器，在無(wú)風(fēng)條件下，測(cè)量了長(zhǎng)細(xì)管對(duì)不同頻率聲壓信號(hào)的傳遞損失情況。證明了所采用的長(zhǎng)細(xì)管系統(tǒng)具有合適的工作頻帶。然后在西北工業(yè)大學(xué)NF-3低速風(fēng)洞二元實(shí)驗(yàn)段、實(shí)驗(yàn)風(fēng)速為30m／s的條件下，對(duì)弦長(zhǎng)為800mm、展長(zhǎng)為1.6m的翼型模型沿弦向進(jìn)行了脈動(dòng)壓力信號(hào)測(cè)量，并通過(guò)改進(jìn)的數(shù)據(jù)處理技術(shù)判斷了模型表面的轉(zhuǎn)捩位置。研究結(jié)果表明，采用長(zhǎng)細(xì)管系統(tǒng)進(jìn)行脈動(dòng)壓力方法轉(zhuǎn)捩探測(cè)具有一定應(yīng)用價(jià)值，值得進(jìn)一步深入研究。

邊界層；轉(zhuǎn)捩探測(cè)；脈動(dòng)壓力；長(zhǎng)細(xì)管；風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)

0 引 言

轉(zhuǎn)捩的過(guò)程十分復(fù)雜。在小擾動(dòng)條件下，低速邊界層流動(dòng)中的轉(zhuǎn)捩過(guò)程大致如下：首先層流失穩(wěn)，TS波出現(xiàn)，形成二維條帶結(jié)構(gòu)，又經(jīng)二次失穩(wěn)發(fā)展形成三維的“Λ”渦，然后再發(fā)展成為發(fā)卡渦，最終破碎進(jìn)入湍流狀態(tài)。這些現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)捩區(qū)的速度脈動(dòng)、壓力脈動(dòng)和熱傳導(dǎo)率等物理量出現(xiàn)顯著變化［1-7］。

根據(jù)轉(zhuǎn)捩區(qū)脈動(dòng)壓力信號(hào)特征進(jìn)行轉(zhuǎn)捩探測(cè)（以下簡(jiǎn)稱脈動(dòng)壓力方法）被認(rèn)為是一個(gè)有廣泛應(yīng)用前景的方法［8］。具體做法是：通過(guò)動(dòng)態(tài)測(cè)壓系統(tǒng)測(cè)量模型表面脈動(dòng)壓力的時(shí)域信號(hào)，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理得出信號(hào)的特征，如均值、均方根值、自相關(guān)函數(shù)、功率譜密度函數(shù)等，再根據(jù)轉(zhuǎn)捩判據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)捩的判斷。

一般認(rèn)為采用脈動(dòng)壓力方法的判據(jù)是脈動(dòng)壓力信號(hào)的均方根值（RMS）在轉(zhuǎn)捩區(qū)有較大的幅值［5，8-9］，即具有高于上游層流區(qū)和下游完全湍流區(qū)的數(shù)值，如圖1所示。圖中的橫坐標(biāo)為沿模型表面的流向位置。還有的認(rèn)為可以利用頻譜特性、自相關(guān)函數(shù)［10-16］等進(jìn)行轉(zhuǎn)捩判斷，但是其適用性還在研究當(dāng)中。

圖1 某翼型表面脈動(dòng)壓力均方根分布Fig.1 The distribution ofRMSof surface pressure fluctuations over the airfoil

影響脈動(dòng)壓力法轉(zhuǎn)捩判斷的因素很多，主要有：適用的轉(zhuǎn)捩判據(jù)；傳感器參數(shù)及安裝方式；數(shù)據(jù)采集的時(shí)間、采樣率、截止頻率；背景噪聲信號(hào)的處理等等。要想使得脈動(dòng)壓力方法盡快發(fā)揮應(yīng)有的作用，有必要對(duì)相應(yīng)的判據(jù)、信號(hào)特征及成因、測(cè)試中各項(xiàng)參數(shù)的選擇進(jìn)行系統(tǒng)地研究。

作者針對(duì)脈動(dòng)壓力方法中的直接法、短管法及數(shù)據(jù)處理技術(shù)進(jìn)行了初步研究［8-9］。主要結(jié)論是：在低速邊界層流動(dòng)中，根據(jù)脈動(dòng)壓力均方根的幅值進(jìn)行轉(zhuǎn)捩判斷是可行的。所謂直接法是指脈動(dòng)壓力傳感器直接安裝在模型表面，壓力信號(hào)可以直接被傳感器轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)而輸出，如圖2（a）所示。直接法的優(yōu)點(diǎn)是信號(hào)采集準(zhǔn)確，但是傳感器安裝要求高，安裝困難，且傳感器的尺寸較大，對(duì)模型表面的影響相對(duì)較大。所謂短管法是指脈動(dòng)壓力傳感器通過(guò)一截很短的細(xì)導(dǎo)管接到模型表面，如圖2（b）所示。短管法對(duì)信號(hào)干擾較小，且對(duì)模型表面的破壞也較小，測(cè)量較準(zhǔn)確，但是仍然需要將傳感器埋入模型內(nèi)，模型加工工作量大，傳感器損壞的機(jī)率大，成本高。作者認(rèn)為，如果要想使脈動(dòng)壓力方法成為廣泛使用的轉(zhuǎn)捩探測(cè)方法，最好是能夠?qū)⒚}動(dòng)壓力傳感器接到模型外，利用傳統(tǒng)的測(cè)壓模型進(jìn)行轉(zhuǎn)捩測(cè)量。即采用所謂“長(zhǎng)管法”進(jìn)行脈動(dòng)壓力測(cè)量。如圖2（c）所示。

圖2 測(cè)量脈動(dòng)壓力的方法Fig.2 Themeasuring methods of pressure fluctuation

在3m量級(jí)的低速風(fēng)洞中所使用的長(zhǎng)細(xì)管較長(zhǎng)，長(zhǎng)度一般都在1m以上，這對(duì)于脈動(dòng)壓力方法的應(yīng)用形成了挑戰(zhàn)。

作者認(rèn)為，處理長(zhǎng)管法的問(wèn)題，可以從2方面著手。一方面，采用理論分析、數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)方法優(yōu)化管道各項(xiàng)參數(shù)，將不利影響降到最低；另一方面，對(duì)于現(xiàn)有管路采用實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行靜態(tài)測(cè)量，即在無(wú)風(fēng)條件下，采用已知信號(hào)源進(jìn)行管路信號(hào)傳遞規(guī)律測(cè)量，得到相應(yīng)修正數(shù)據(jù)。然后，對(duì)有風(fēng)條件下的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，最大程度上保證最終數(shù)據(jù)的正確性。另外，前期的研究表明，雖然長(zhǎng)細(xì)管對(duì)于脈動(dòng)壓力信號(hào)會(huì)引起畸變，使得信號(hào)辨識(shí)困難。但是，把測(cè)得的信號(hào)轉(zhuǎn)換成聲音信號(hào)，以聽(tīng)覺(jué)方式辨別，還是能感覺(jué)到層流、轉(zhuǎn)捩和完全湍流區(qū)的不同。因此，如果數(shù)據(jù)處理方法得當(dāng)，應(yīng)該能夠得到轉(zhuǎn)捩位置的信息。

課題組于2013年末進(jìn)行了一期長(zhǎng)細(xì)管測(cè)壓法的實(shí)驗(yàn)探索，以期為進(jìn)一步的研究奠定基礎(chǔ)。下面簡(jiǎn)要介紹研究的基本情況。

1 實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ图帮L(fēng)洞

實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蜑橄鄬?duì)厚度為9%的翼型模型，弦長(zhǎng)C=800mm，展長(zhǎng)L=1600mm。在模型展向中部上表面布置12個(gè)內(nèi)徑為0.8mm測(cè)壓孔，其相對(duì)位置分別為X／C=0.05、0.10、0.15、0.20、0.25、0.30、0.35、0.40、0.45、0.50、0.55和0.60，其中X為測(cè)壓點(diǎn)距前緣的弦向距離。通過(guò)長(zhǎng)細(xì)管將測(cè)壓孔與脈動(dòng)壓力傳感器在風(fēng)洞外連接。采用的長(zhǎng)細(xì)管長(zhǎng)度為1.2～1.4m，外徑1.2mm，內(nèi)徑為0.8mm，材質(zhì)為紫銅。

風(fēng)洞選用西北工業(yè)大學(xué)NF-3低速風(fēng)洞二元實(shí)驗(yàn)段。實(shí)驗(yàn)段尺寸1.6m（高）×3m（寬）×8m（長(zhǎng)），風(fēng)速范圍10～130m／s，紊流度0.045%。

傳感器選用Kulite XCQ-093系列差壓式脈動(dòng)壓力傳感器，量程為10PSI（2個(gè)，布置在翼型X／C= 0.05、0.10位置）和5PSI（11個(gè)）。

采集設(shè)備為美國(guó)Agilent VXI數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，型號(hào)E8401A。實(shí)驗(yàn)中設(shè)置采樣頻率為50k Hz，低通20k Hz，采樣時(shí)間為10s。

式中：k1(min-1)和k2(g/(mg·min-1))分別為準(zhǔn)一級(jí)和準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)吸附速率常數(shù)。Qe(mg·g-1)和Qt(mg·g-1)分別為平衡時(shí)刻和t時(shí)刻的吸附容量。所得的擬合參數(shù)見(jiàn)表1。

圖3 翼型模型Fig.3 The airfoil model

2 靜態(tài)實(shí)驗(yàn)

為了解壓力信號(hào)通過(guò)長(zhǎng)細(xì)管后的畸變情況，本期研究進(jìn)行了靜態(tài)實(shí)驗(yàn)（如圖4所示）。一系列頻率的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)由信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生，驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)聲。聲音信號(hào)經(jīng)長(zhǎng)細(xì)管通過(guò)脈動(dòng)壓力傳感器轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，由采集器采樣并進(jìn)行分析。另外，為了排除信號(hào)系統(tǒng)的誤差對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，在模型上翼面靠近位于X／C=0.3的測(cè)壓孔處的模型外部粘貼了一個(gè)脈動(dòng)壓力傳感器（如圖5所示，傳感器量程為5PSI），傳感器感壓面正對(duì)信號(hào)源。本期實(shí)驗(yàn)中將其測(cè)量結(jié)果作為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)與通過(guò)長(zhǎng)細(xì)管傳遞的信號(hào)進(jìn)行對(duì)比。實(shí)驗(yàn)中，信號(hào)發(fā)生器的頻率分別為128、256、512、1024、2048和4096Hz。

實(shí)驗(yàn)在兩種“靜止”狀態(tài)下進(jìn)行，分別為：零狀態(tài)1（代號(hào)Z01）：風(fēng)洞幕布落下，動(dòng)力風(fēng)扇冷卻鼓風(fēng)機(jī)關(guān)閉，轉(zhuǎn)盤(pán)門(mén)系統(tǒng)關(guān)閉。風(fēng)洞處于最安靜的狀態(tài)；零狀態(tài)2（代號(hào)Z02）：風(fēng)洞幕布落下，動(dòng)力風(fēng)扇冷卻鼓風(fēng)機(jī)開(kāi)啟，轉(zhuǎn)盤(pán)門(mén)系統(tǒng)開(kāi)啟。風(fēng)洞處于預(yù)備工作狀態(tài)。

圖4 靜態(tài)實(shí)驗(yàn)示意圖Fig.4 The static text

對(duì)每個(gè)傳感器測(cè)得的時(shí)域信號(hào)進(jìn)行功率譜分析，得出如圖6～7所示的測(cè)量結(jié)果（篇幅所限，只列出X／C=0.3位置處的結(jié)果）。

從圖6（Z01狀態(tài)下）可以看到：（1）所有信號(hào)中都存在頻率為50Hz的電磁干擾信號(hào)。（2）通過(guò)長(zhǎng)細(xì)管后，有些頻率的信號(hào)被放大，如128和512 Hz。有的頻率被衰減，如256、1024和2048Hz。對(duì)于頻率為4096 Hz的信號(hào)基本淹沒(méi)在噪聲信號(hào)中。（3）在所有測(cè)量結(jié)果中，都有大量噪聲信號(hào)（畸變信號(hào)）。

圖6 Z01狀態(tài)下標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)和長(zhǎng)細(xì)管信號(hào)（X／C=0.3）Fig.6 Comparison of the test results under Z01（X／C=0.3）

從圖7（Z02狀態(tài)下）可以看到：（1）由于風(fēng)洞動(dòng)力風(fēng)扇冷卻鼓風(fēng)機(jī)開(kāi)啟等原因，測(cè)量結(jié)果中存在24.76Hz的噪聲信號(hào)。（2）與Z01狀態(tài)類似的振幅放大／衰減性能。（3）測(cè)量結(jié)果中存在大量畸變信號(hào)。

總之，本期實(shí)驗(yàn)中的長(zhǎng)細(xì)管基本可以傳遞頻率在128～2048Hz間的信號(hào)，而超過(guò)4096Hz的信號(hào)則無(wú)法通過(guò)。實(shí)測(cè)過(guò)程中會(huì)有電信號(hào)和背景噪音信號(hào)干擾。通過(guò)長(zhǎng)細(xì)管后，信號(hào)都產(chǎn)生了不少畸變。前期的研究表明，低速邊界層轉(zhuǎn)捩時(shí)的壓力脈動(dòng)頻率主要在幾百赫茲到幾千赫茲。所以，只要數(shù)據(jù)處理方法得當(dāng)，該模型所采用的管路系統(tǒng)應(yīng)該可以用于轉(zhuǎn)捩判斷。

3 有風(fēng)狀態(tài)的測(cè)試結(jié)果與分析

有風(fēng)狀態(tài)的測(cè)試是在來(lái)流速度V=30m／s，模型迎角為0°、2°、4°、6°和8°的條件下進(jìn)行的。

由于在前期的研究中，采用熱線風(fēng)速儀和表面熱膜技術(shù)，對(duì)于脈動(dòng)壓力均方根的峰值用于轉(zhuǎn)捩判斷已經(jīng)做了足夠多的驗(yàn)證［8-9］。因此，本期實(shí)驗(yàn)中沒(méi)有再采用上述方法進(jìn)行驗(yàn)證。

圖7 Z02狀態(tài)下標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)和長(zhǎng)細(xì)管信號(hào)（X／C=0.3）Fig.7 Comparison of the test results under Z02（X／C=0.3）

3.1 脈動(dòng)壓力的均方根

對(duì)實(shí)測(cè)的脈動(dòng)壓力信號(hào)進(jìn)行如下處理：

式中Cp為無(wú)量綱均方根值，pRMS為實(shí)測(cè)脈動(dòng)壓力均方根，pRMS0為傳感器在Z01狀態(tài)下脈動(dòng)壓力均方根。

在不同迎角下，以測(cè)壓孔的相對(duì)弦向位置為x軸，無(wú)量綱化脈動(dòng)壓力均方根為y軸作圖（如圖8所示）。當(dāng)迎角為0°時(shí)，均方根峰值在X／C=0.45處；迎角為2°時(shí)，均方根峰值在X／C=0.25處；迎角為4°和6°時(shí)，均方根峰值在X／C=0.15處。因此，模型的轉(zhuǎn)捩位置結(jié)果見(jiàn)表1。

圖8 翼型表面脈動(dòng)壓力均方根分布，V=30m／s，自然轉(zhuǎn)捩Fig.8 The distribution ofRMSof surface pressure fluctuations over the airfoil model，V=30m／s，natural transition

表1 模型表面轉(zhuǎn)捩位置Table 1 The position of transition over the model

補(bǔ)充說(shuō)明：（1）由于轉(zhuǎn)捩是一個(gè)區(qū)域，而傳感器的布置有一定間隔，因此，本文將轉(zhuǎn)捩特征相對(duì)最明顯的傳感器位置稱為轉(zhuǎn)捩位置；（2）迎角為8°時(shí)，均方根的峰值不明顯，轉(zhuǎn)捩區(qū)應(yīng)在X／C=0.05之前，布置測(cè)壓孔的區(qū)域已處于完全湍流區(qū)；（3）由于長(zhǎng)細(xì)管的畸變作用，使得頻譜的分析沒(méi)有能夠看到層流區(qū)和湍流區(qū)頻譜的差別。這與文獻(xiàn)［19］的論述一致。

3.2 脈動(dòng)壓力的自相關(guān)函數(shù)

本文對(duì)測(cè)量結(jié)果的時(shí)域信號(hào)進(jìn)行了自相關(guān)函數(shù)的計(jì)算。結(jié)果如圖9～11所示。圖中比較的是圖8中同一條曲線上，具有RMS峰值點(diǎn)的結(jié)果?？梢钥闯觯恨D(zhuǎn)捩位置的自相關(guān)函數(shù)具有較高的正峰值和更低的負(fù)峰值。例如，α=4°時(shí)（圖11），轉(zhuǎn)捩位置在X／C=0.25處，其自相關(guān)函數(shù)曲線比X／C=0.15和0.50處的值具有更高的峰值和更低的負(fù)峰值。具體原因目前還不是很清楚。但是可以知道，盡管都是RMS峰值，轉(zhuǎn)捩位置處的結(jié)果最“明顯”。

圖9 自相關(guān)函數(shù)，V=30m／s，α=0°，自然轉(zhuǎn)捩Fig.9 The autocorrelation function，V=30m／s，α=0°，natural transition

圖10 自相關(guān)函數(shù)，V=30m／s，α=2°，自然轉(zhuǎn)捩Fig.10 The autocorrelation function，V=30m／s，α=2°，natural transition

圖11 自相關(guān)函數(shù)，V=30m／s，α=4°，自然轉(zhuǎn)捩Fig.11 The autocorrelation function，V=30m／s，α=4°，natural transition

圖12 自相關(guān)函數(shù)，V=30m／s，α=6°，自然轉(zhuǎn)捩Fig.12 The autocorrelation function，V=30m／s，α=6°，natural transition

4 結(jié) 論

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：

（1）在本文研究的條件下，低速邊界層的轉(zhuǎn)捩判斷可以通過(guò)長(zhǎng)管法進(jìn)行；

（2）長(zhǎng)細(xì)管對(duì)于脈動(dòng)壓力信號(hào)均方根的傳遞具有一定可用性，但對(duì)于頻譜的估計(jì)影響較大；

（3）對(duì)于測(cè)量結(jié)果中的數(shù)據(jù)進(jìn)行自相關(guān)分析，可能有助于轉(zhuǎn)捩的準(zhǔn)確判斷。至于轉(zhuǎn)捩位置處自相關(guān)函數(shù)的特征及形成機(jī)理有待進(jìn)一步研究。

需要說(shuō)明的是，本文的工作目前還非常粗糙，希望能夠起到一點(diǎn)拋磚引玉的作用。

致謝：衷心感謝NF-3風(fēng)洞全體工作人員對(duì)本項(xiàng)目的大力支持。

［1］沈清，袁湘江，王強(qiáng)，等.可壓縮邊界層與混合層失穩(wěn)結(jié)構(gòu)的研究進(jìn)展及其工程應(yīng)用［J］.力學(xué)進(jìn)展，2012，42（3）：252-261.Shen Qing，Yuan Xiangjiang，Wang Qiang，et al.Reviews on the instability structure in compressible boundary layers and mixing layers and its application［J］.Advances in Mechanics，2012，42（3）：252-261.

［2］李存標(biāo).轉(zhuǎn)捩和湍流研究的最新進(jìn)展［J］.流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)與測(cè)量，1998，12（1）：8-27.Lee Cunbiao.Recent development in the study of transition and turbulence［J］.Experiments and Measurements in Fluid Mechanics，1998，12（1）：8-27.

［3］周恒.關(guān)于轉(zhuǎn)捩和湍流的研究［C］／／莊逢甘.2003空氣動(dòng)力學(xué)前沿研究論文集.北京：中國(guó)宇航出版社，2003：87-92.

［4］羅紀(jì)生，王新軍，周恒.層流-湍流轉(zhuǎn)捩的突變過(guò)程的內(nèi)在機(jī)理［M］／／戴世強(qiáng).現(xiàn)代數(shù)學(xué)和力學(xué)MMM-IX.上海：上海大學(xué)出版社，2004：3-8.

［5］胡成行，黃敘輝，李紅梅，等.應(yīng)用脈動(dòng)壓力測(cè)試技術(shù)探測(cè)邊界層轉(zhuǎn)捩［J］.流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)與測(cè)量，2002，16（2）：67-71.Hu Chenghang，Huang Xuhui，Li Hongmei，et al.The location of boundary-layer transition detected by pressure fluctuation measurements［J］.，Experiments and Measurements In Fluid Mechanics，2002，16（2）：67-71.

［6］李京伯.用聲激發(fā)擾動(dòng)控制邊界層轉(zhuǎn)捩［J］.空氣動(dòng)力學(xué)學(xué)報(bào)，1994，12（2）：165-170.

［7］鄭國(guó)鋒.噪聲對(duì)邊界層轉(zhuǎn)捩的影響［J］.氣動(dòng)實(shí)驗(yàn)與測(cè)量控制，1994，8（1）：21-24.

［8］王猛，高永衛(wèi)，朱奇亮.利用脈動(dòng)壓力探測(cè)轉(zhuǎn)捩中數(shù)據(jù)處理方法的研究［J］.實(shí)驗(yàn)力學(xué)，2012，27（6）：764-770.Wang Meng，Gao Yongwei，Zhu Qiliang.An investigation on data processing in transition detection using surface pressure fluctuation［J］.Journal of Experimental Mechanics，2012，27（6）：764-770.

［9］王猛.風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)中邊界層轉(zhuǎn)捩的快速判別方法研究［D］.西安：西北工業(yè)大學(xué)航空學(xué)院，2012.

［10］Malik M R.Boundary-layer transition prediction toolkit［R］.AIAA 97-1904.

［11］Park S，Lauchle G C.Wall pressure fluctuation spectra due to boundary-layer transition［J］.Journal of Sound and Vibration，2009，319（2009）：1067-1082.

［12］Owen F K，Horstman C C，Stainback P C，et al.Comparison of wind tunnel transition and freestream disturbance measurements［J］.AIAA Journal，1975，13（3）：266-269.

［13］Casper K M，Beresh S J，Henfling J F，et al.Hypersonic windtunnel measurements of boundary-layer pressure fluctuations［R］.AIAA 2009-4054.

［14］Williams R，McCall S，Brekke J，et al.Ares I-X fluctuating pressure predictions and comparison to flight：data processing techniques and observations［R］.AIAA 2011-3016.

［15］Kendall J M.Wind tunnel experiments relating to supersonic and hypersonic boundary-layer transition［J］.AIAA Journal，1975，13（3）：290-299.

［16］Harvey W D，Bobbitt P J.Some anomalies between wind tunnel and flight transition results［R］.AIAA 81-1225，1981.

［17］柳兆榮，陳金娥，黃東群.壓力傳感器頻率響應(yīng)的分析［J］.力學(xué)學(xué)報(bào)，1980，4：363-372.

［18］葉挺，梁庭，張文棟.壓力測(cè)試中引壓管的動(dòng)態(tài)特性研究［J］.中北大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2011，32（2）：222-226.Ye Ting，Liang Ting，Zhang Wendong.Dynamic characteristic of transmission tube in pressure measurement system［J］.Journal of North University of China（Natural Science Edition），2011，32（2）：222-226.

［19］謝壯寧，顧明.脈動(dòng)風(fēng)壓測(cè)壓系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)［J］.同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)，2002，30（2）：157-163.Xie Zhuangning，Gu Ming.Optimal design for simultaneous wind pressure measurements［J］.Journal of Tongji University，2002，30（2）：157-163.

［20］王維新，謝壯寧.測(cè)壓傳壓管路系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的試驗(yàn)分析［J］.西北大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2005，35（4）：392-396.Wang Weixin，Xie Zhuangning.Experimental investigation on the dynamic characteristics of tubing systems for fluctuating wind pressure measurements［J］.Journal of Northwest University（Natural Science Edition），2005，35（4）：392-396.

［21］馬文勇，劉慶寬，劉小兵，等.風(fēng)洞試驗(yàn)中測(cè)壓管路信號(hào)畸變及修正研究［J］.實(shí)驗(yàn)流體力學(xué)，2013，27（4）：71-77.Ma Wenyong，Liu Qingkuan，Liu Xiaobing，et al.Study on correction and distortion effects caused by tubing systems of pressure measurements in wind tunnel［J］.Journal of Experiments in Fluid Mechanics，2013，27（4）：71-77.

Experimental study on pressure fluctuation sensor-based diagnostic for boundary layer transition with long-fine tubing system

Gao Yongwei，Huang Peng，Zhu Qiliang，Liang Chenggang
（National Key Laboratory of Science and Technology on Aerodynamic Design and Research，Northwestern Polytechnical University，710072，Xi’an，China）

Low speed flow transition zone of boundary layer can be detected by means of pressure fluctuation measurement over the surface of the test model.It is convenient that fluctuation pressure transducers are arranged outside the model through long-fine tubing system.The distortion of pressure signal caused by the tubing system should be recognized.Under the static condition（V=0m／s），the authors measured a series of sound signals over an airfoil model surface through the tubing system.The sound signal source come from a speaker actuated by a signal generation.The model chord length is 0.8m and the model span is 1.6m in length.The tubes are about 1.2m long and their inner diameters are 0.8mm.The tubing system has proved to be able to transmit the characteristics of the surface pressure fluctuation for the transition detection.Under the condition of section flow velocityV=30m／s，signals of the surface pressure fluctuation transmitted along the chord of the model were measured and the boundary layer transition zones were located.This experiment was conducted in NF-3 low-speed wind tunnel of Northwestern Polytechnical University.The authors suggest that the pressure fluctuation transition diagnostic method with long-fine tubing system is promising and further researches should be carried out.

boundary layer；transition diagnostic；pressure fluctuation；long-fine tubing system；wind tunnel experiment

O357.4+3；V211.71

：A

1672-9897（2014）06-0098-06

10.11729／syltlx20140021

（編輯：李金勇）

2014-02-28；

：2014-03-07

GaoYW，HuangP，ZhuQL，etal.Experimentalstudyonpressurefluctuationsensor-baseddiagnosticforboundarylayertransition withlong-finetubingsystem.JournalofExperimentsinFluidMechanics，2014，28（6）：98-103.高永衛(wèi)，黃 鵬，朱奇亮，等.采用長(zhǎng)細(xì)管法進(jìn)行脈動(dòng)壓力轉(zhuǎn)捩探測(cè)的實(shí)驗(yàn)研究.實(shí)驗(yàn)流體力學(xué)，2014，28（6）：98-103.

高永衛(wèi)（1968-），男，陜西綏德人，博士、教授。研究方向：空氣動(dòng)力學(xué)。通信地址：西北工業(yè)大學(xué)航空學(xué)院111信箱（710072）。E-mail：gyw630＠nwpu.edu.cn