MEMS壁面剪应力传感器阵列水下标定实验研究 被引量：6

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作者 田于逵 谢华 +3 位作者 黄欢 孙海浪 张楠 沈雪 《实验流体力学》 CAS CSCD 北大核心 2015年第2期8-12,25,共6页

壁面剪应力的精确测量对于研究水下物体边界层流动、寻求有效的减阻增效措施至关重要。MEMS壁面剪应力传感器的标定首先是最基本的静态标定,其决定了其测量的精度和数据的可信度。本文在分析已有标定方法的基础上研发1种新型水下壁面剪... 壁面剪应力的精确测量对于研究水下物体边界层流动、寻求有效的减阻增效措施至关重要。MEMS壁面剪应力传感器的标定首先是最基本的静态标定,其决定了其测量的精度和数据的可信度。本文在分析已有标定方法的基础上研发1种新型水下壁面剪应力给定装置,并采用数值方法计算分析不同流速下的壁面剪应力给定条件,进而设计壁面剪应力传感器静态标定方案,开展了一种MEMS热膜式壁面剪应力传感器阵列的水下静态标定实验,获得了各传感单元的标定系数。 展开更多

关键词 壁面剪应力 MEMS 传感器阵列 水下 标定

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水下MEMS壁面剪应力传感器标定方案仿真分析与实验验证 被引量：4

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作者 黄欢 孙海浪 +3 位作者 田于逵 张楠 谢华 沈雪 《实验流体力学》 CAS CSCD 北大核心 2016年第2期79-83,102,共6页

壁面剪应力的精确测量对于研究水下物体边界层流动、寻求有效的减阻增效措施至关重要。MEMS壁面剪应力传感器的标定,首先是最基本的静态标定,决定了其测量的精度和数据的可信度。为辅助实现水下MEMS壁面剪应力传感器的精确标定,本文对... 壁面剪应力的精确测量对于研究水下物体边界层流动、寻求有效的减阻增效措施至关重要。MEMS壁面剪应力传感器的标定,首先是最基本的静态标定,决定了其测量的精度和数据的可信度。为辅助实现水下MEMS壁面剪应力传感器的精确标定,本文对采用槽道流法的精密标定装置流动条件进行数值仿真及激光多普勒测速仪测速实验,确定了标定试验段中流场从槽道入口处充分发展至稳定所需长度、压力分布情况及所能给定标定使用的壁面剪应力范围,进而设计标定方案;壁面剪应力的实验结果与数值计算和理论分析对比吻合较好,验证了标定方案的合理性,为下一步开展MEMS剪应力传感器阵列水下标定试验提供技术基础。 展开更多

关键词 壁面剪应力 MEMS 传感器 水下 标定 CFD

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水下MEMS壁面剪应力传感器标定不确定度分析研究 被引量：3

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作者 沈雪 田于逵 +3 位作者 张璇 孙海浪 谢华 张楠 《实验流体力学》 CSCD 北大核心 2017年第3期66-71,共6页

针对MEMS壁面剪应力传感器进行了标定及其不确定度分析工作。标定基于压力梯度法,使用扁平校验水槽作为主要的试验装置。测量不同壁面剪应力下的MEMS输出电压信号,通过最小二乘拟合可获得标定系数。反复进行壁面剪应力及电压测量,同时... 针对MEMS壁面剪应力传感器进行了标定及其不确定度分析工作。标定基于压力梯度法,使用扁平校验水槽作为主要的试验装置。测量不同壁面剪应力下的MEMS输出电压信号,通过最小二乘拟合可获得标定系数。反复进行壁面剪应力及电压测量,同时查找相关产品说明书获得壁面剪应力及标定系数的不确定度。试验结果表明,剪应力测量的相对扩展不确定度小于7%,且外流速度越大,剪应力测量的不确定度越小,因此扁平校验水槽能够提供较高精度的剪应力输入;电压测量的相对扩展不确定度小于7%,且外流速度越大,电压测量的不确定度越小,因此传感器能够可靠地用于流体壁面剪应力的测量;标定曲线具有合理的形态且拟合相关性较高,因此标定公式具有较好的可靠性。 展开更多

关键词 MEMS传感器 壁面剪应力 标定 压力梯度法 扁平水槽

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水下平板壁面剪应力MEMS测量研究进展 被引量：2

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作者 田于逵 张璇 +3 位作者 沈雪 孙海浪 谢华 张楠 《实验流体力学》 CSCD 北大核心 2017年第3期82-87,共6页

围绕水下平板壁面剪应力测量进行了一系列的试验测试研究工作,包括MEMS壁面剪应力传感器标定、平板模型设计、微弱信号测量系统开发、平板边界层参数估计与CFD仿真分析以及近壁面速度剖面LDV测量等。对于速度为0.2~0.7m/s的来流,基于MEM... 围绕水下平板壁面剪应力测量进行了一系列的试验测试研究工作,包括MEMS壁面剪应力传感器标定、平板模型设计、微弱信号测量系统开发、平板边界层参数估计与CFD仿真分析以及近壁面速度剖面LDV测量等。对于速度为0.2~0.7m/s的来流,基于MEMS传感器阵列对水下壁面剪应力进行了测量,同时使用LDV进行速度剖面测量,并通过对速度剖面的拟合求解出平均壁面剪应力值。通过比较可知,MEMS测量结果、LDV速度剖面法拟合结果和经验公式计算结果三者一致性较好,相互之间差别在5%以内。 展开更多

关键词 MEMS LDV 边界层 水下平板 剪应力

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平板边界层参数水槽测量与仿真分析研究 被引量：1

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作者 张璇 沈雪 +3 位作者 田于逵 孙海浪 谢华 张楠 《实验流体力学》 CAS CSCD 北大核心 2017年第1期26-31,46,共7页

利用LDV测试技术,在小型水槽中对零压力梯度的光滑平板边界层进行了平均速度剖面测量。利用测得的速度数据进行从壁面到对数律层尾区全壁面律的拟合求解获得壁面摩擦速度和其他边界层流动参数。在实验测量之外还开展了平板绕流CFD仿真分... 利用LDV测试技术,在小型水槽中对零压力梯度的光滑平板边界层进行了平均速度剖面测量。利用测得的速度数据进行从壁面到对数律层尾区全壁面律的拟合求解获得壁面摩擦速度和其他边界层流动参数。在实验测量之外还开展了平板绕流CFD仿真分析,并将实验结果、仿真计算结果和平板经验公式计算结果进行比较。结果表明,基于LDV的全壁面律拟合求解平板表面边界层流动参数具有较高精度,结合仿真分析,可为利用平板开展水中MEMS壁面剪应力传感器标定提供理想的输入。 展开更多

关键词 LDV 边界层参数 CFD 水下平板

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基于可燃冰开发的深吃水半潜式平台水动力性能分析

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作者 赵战华 范亚丽 匡晓峰 《中国海洋平台》 2022年第5期12-17,共6页

以应用于1500 m作业水深的深吃水半潜式平台为研究对象,通过水池模型试验对水动力性能进行深入研究,并且与某典型浅吃水半潜式平台进行对比。结果表明,深吃水半潜式平台纵摇、横摇和垂荡固有周期显著短于传统浅吃水平台,在波频范围内前... 以应用于1500 m作业水深的深吃水半潜式平台为研究对象,通过水池模型试验对水动力性能进行深入研究,并且与某典型浅吃水半潜式平台进行对比。结果表明,深吃水半潜式平台纵摇、横摇和垂荡固有周期显著短于传统浅吃水平台,在波频范围内前者运动响应大幅减小,在作业海况下最大摇摆运动为1.54°、最大水平运动为13.12 m,具有良好的运动性能,能够满足深海可燃冰开发的工程需求。 展开更多

关键词 深吃水半潜式平台 可燃冰 摇摆运动 模型试验

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水下超声速燃气射流的初期流场特性研究 被引量：17

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作者 张春 郁伟 王宝寿 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期961-968,共8页

针对超声速燃气射流在静水介质中扩展的复杂多相流动问题,在压力水筒中开展了固体火箭发动机水下点火实验;基于雷诺时均Navier-Stokes方法和流体体积模型,对相同工况进行了燃气与水耦合数值求解。研究结果表明:水下燃气射流迅速建立超... 针对超声速燃气射流在静水介质中扩展的复杂多相流动问题,在压力水筒中开展了固体火箭发动机水下点火实验;基于雷诺时均Navier-Stokes方法和流体体积模型,对相同工况进行了燃气与水耦合数值求解。研究结果表明:水下燃气射流迅速建立超声速流动后,高速射流的冲击作用导致燃气泡呈现出帽状特征,并逐渐演变为类椭球体的气囊,平均轴向扩展速度约为40 m/s;燃气泡内部流动结构复杂,存在两个剪切涡环与重复出现的激波胞格,射流边界与燃气泡边界的相互作用会导致射流后续演化的不稳定;燃气扩展时通过压力波在水流场中产生高压区,其压力峰值在振荡中逐渐与环境压力匹配,喷管堵盖打开压力、出口截面积是影响推力峰值的重要因素。 展开更多

关键词 水下燃气射流 超声速 动量射流 流场特性

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MEMS热膜壁面剪应力传感器标定技术研究现状

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作者 沈雪 田于逵 +2 位作者 谢华 孙海浪 黄欢 《传感器技术与应用》 2016年第1期1-7,共7页

流体壁面剪应力的测量对于流动减阻,湍流结构机理研究等方面都具有重要的作用,MEMS壁面剪应力传感器为壁面剪应力的测量提供了一种准确有效的手段。首先介绍了热膜型的MEMS壁面剪应力传感器的测量原理及发展现状;其次着重分析了热膜型的... 流体壁面剪应力的测量对于流动减阻,湍流结构机理研究等方面都具有重要的作用,MEMS壁面剪应力传感器为壁面剪应力的测量提供了一种准确有效的手段。首先介绍了热膜型的MEMS壁面剪应力传感器的测量原理及发展现状;其次着重分析了热膜型的MEMS壁面剪应力传感器的静态和动态标定方法,静态标定方法可分为基于速度,基于流量和基于压力的方法,动态标定方法通常采用斯托克斯层激励方法;最后对标定技术进行了归纳总结及展望。 展开更多

关键词 MEMS 热膜 壁面剪应力传感器 标定

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水下航行体超声速射流与尾空泡耦合作用初期的流场特性 被引量：5

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作者 张春 王宝寿 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期1685-1694,共10页

针对航行体水下垂直发射过程,利用固体火箭发动机在尾空泡内点火实现有控运动,是保证复杂因素干扰下航行体弹道稳定的重要手段。基于流体体积模型、标准k-ε湍流模型和动网格技术,通过求解雷诺时均Navier-Stokes方程,获得超声速射流与... 针对航行体水下垂直发射过程,利用固体火箭发动机在尾空泡内点火实现有控运动,是保证复杂因素干扰下航行体弹道稳定的重要手段。基于流体体积模型、标准k-ε湍流模型和动网格技术,通过求解雷诺时均Navier-Stokes方程,获得超声速射流与尾空泡耦合作用初期的流场特性及其演化规律。结果表明:航行体出筒后形成的半椭球状附体尾空泡,在超声速射流作用下逐渐演变成葫芦状,其内部流动受到破坏后进行重构,没有形成回射流现象;超声速射流完全受限在尾空泡内发展,射流流动主要位于径向尺寸和喷管出口直径相当的核心区内,在射流卷吸作用和空泡界面影响下,尾空泡内相继出现了一次涡环和二次涡环结构;航行体尾部与筒口中心位置压力呈现宽幅振荡特征,最大振幅约为发射水深压力的1.2倍,致使射流结构和航行体受到的实际总推力出现大幅度振荡变化。 展开更多

关键词 水下航行体 超声速射流 尾空泡 流场特性 动量射流

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MEMS热膜式壁面剪应力传感器微弱信号检测 被引量：2

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作者 孙海浪 田于逵 +2 位作者 金磊 张璇 谢华 《实验流体力学》 CSCD 北大核心 2017年第2期39-43,共5页

MEMS热膜式壁面剪应力传感器的输出信号是带有基础电压的微弱电压信号,无法通过放大器直接放大的方法实现高精度测量。文章提出在输出信号放大前增加信号平衡环节,在保留有效信号的前提下减小基础电压,再通过放大的方法实现其高精度测量... MEMS热膜式壁面剪应力传感器的输出信号是带有基础电压的微弱电压信号,无法通过放大器直接放大的方法实现高精度测量。文章提出在输出信号放大前增加信号平衡环节,在保留有效信号的前提下减小基础电压,再通过放大的方法实现其高精度测量,有效解决了MEMS热膜式壁面剪应力传感器微弱信号检测的难题。文章介绍了MEMS热膜式壁面剪应力传感器微弱信号检测的技术方案、关键技术、测试检验及试验应用实例。 展开更多

关键词 微机电系统 热膜 壁面剪应力 传感器 微弱信号检测

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基于NURBS曲面建模的三维空泡形态计算方法 被引量：1

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作者 张春 王宝寿 《弹道学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第2期75-80,共6页

空泡形态研究是超空泡航行体设计与应用的关键所在。对于充分发展的空化,将Logvinovich空泡截面独立膨胀原理与NURBS方法结合,通过航行体和空泡面的NURBS曲面建模和求交运算得到航行体的三维空泡形态,分别就轴对称型定常空泡、小攻角引... 空泡形态研究是超空泡航行体设计与应用的关键所在。对于充分发展的空化,将Logvinovich空泡截面独立膨胀原理与NURBS方法结合,通过航行体和空泡面的NURBS曲面建模和求交运算得到航行体的三维空泡形态,分别就轴对称型定常空泡、小攻角引起的非轴对称型定常空泡以及航行体竖直向上运动过程中的非定常空泡进行了模拟。结果表明:该方法可用于计算具有复杂外形航行体的三维空泡形态,并且可视化程度高,具有一定的工程应用参考价值。 展开更多

关键词 水下航行体 超空泡 三维空泡形态

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