鋒速達通風降溫系統(tǒng)
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降溫設(shè)備中央空調(diào)風管保溫材料防火等級探究風洞七孔壓力探針的校
難燃B1級保溫板不會延燃
目前市場上采用保溫材料的中央復合空調(diào)風管有：
一、玻鎂復合板風管，采用難燃B1級聚苯乙烯泡沫板保溫，泡沫板兩邊復合玻璃纖維增強氯氧鎂水泥。
二、聚氨酯鋁箔復合風管，采用難燃B1級聚氨酯泡沫板保溫，泡沫板兩邊復合鋁箔。
三、酚醛鋁箔復合風管，采用難燃B1級酚醛泡沫板保溫，泡沫板兩邊復合鋁箔。
四、彩鋼板保溫復合風管，采用難燃B1級聚苯乙烯、聚氨酯或酚醛泡沫板，泡沫板兩邊復合彩鋼板。
通過分析試驗數(shù)據(jù)，得到如下信息：
一、有機泡沫類通風管道的材料性能不能達到A級。
二、玻璃棉復合風管盡管以無機玻璃棉為主要材料，但若要滿足風管的強度要求，需要增加黏接劑用量，有機黏接劑的增加影響玻璃棉的熱值和毒性。因此，本次試驗中的樣品未能達到A級要求。
三、機制玻鎂復合板風管整體防火性能非常好，結(jié)果完全滿足A級要求。該復合風管雖然同樣以聚苯乙烯泡沫為保溫芯材，但是泡沫未直接暴露在火焰中，盡管泡沫板熱值達30MJ/kg，但泡沫板兩面的鎂水泥熱值很小，僅為1.8MJ/kg，該機制玻鎂復合板風管完全滿足GB8624－1997版《建筑材料及制品燃燒性能分級》中A級（復合夾芯）材料的要求。
根據(jù)公安部四川消防科學研究所對復合風管燃燒性能試驗結(jié)果分析，除了機制玻鎂復合板風管為不燃A級，聚氨酯復合風管、酚醛復合風管、聚苯乙烯復合風管均為難燃B1級。難燃B1級泡沫板受鹵元素阻燃劑影響，從燃燒指標和現(xiàn)象分析，泡沫板在火的作用下燃燒，離火自熄，泡沫板本身不會延燃，可以達到阻止火災蔓延的作用。
風洞七孔壓力探針的校準技術(shù)
沈天榮 劉海涌 劉松齡 游紹堃 / 西北工業(yè)大學
摘要:采用不轉(zhuǎn)動法校準 L 型七孔壓力探針，使用二維插值算法得到插值結(jié)果，并與真實值比較，結(jié)果表明，風洞采用七孔壓力探針可以準確地測量三維大角度流場內(nèi)的速度分布。
Calibration Technology of Seven-hole Pressure Probe for Wind Tunnel
Abstract: L type seven-hole pressure probe is calibrated using non-rotating method, and interpolation result is got by two-dimensional interpolation algorithm , comparing with real value. The result shows, the velocity distribution in three-dimensional wide-angle flow field will be measured accurately using seven-hole pressure probe for Wind Tunnel.
1 引言
在航空航天的流場測量中，經(jīng)常遇到復雜的三維大角度流動情況，如燃氣輪機渦輪葉片尾緣，飛機翼型附近的復雜流場。通常用 3 種測量工具來測量流場中的速度分布：三孔壓力探針，五孔壓力探針和熱線探頭。但是由于探針只能在俯仰角和側(cè)滑角不超過時才能準確測量，而熱線探頭則容易被空氣中的塵土顆粒碰斷，并且測量的是空間平面的平均速度分布，并非是空間一點速度分布。所以為了測量大角度的復雜三維流場采用七孔壓力探針（簡稱七孔針）。盡管采用七孔針測量流場需要大量時間，并且校驗方法也極其復雜，但是可以對大角度流場進行準確的測量。
國外有一些關(guān)于使用七孔針測量流動分布和七孔針校準技術(shù)的研究[1-3]。國內(nèi)關(guān)于七孔壓力探針校準技術(shù)卻很少。本文主要討論七孔針的校準技術(shù)并對校準結(jié)果進行分析，發(fā)現(xiàn)七孔針可以準確地測量大角度三維流場。
2 試驗裝置及校準過程
2.1 校準坐標系
2.2 試驗裝置
七孔針的校準工作是在我校吹氣式風洞內(nèi)完成的。風洞出氣口直徑為Φ75mm ，風洞出口截面湍流度 <0.3% 。該風洞可以校準的 Ma 數(shù)范圍為0.1 ～ 0.8在風洞穩(wěn)定段內(nèi)采用蜂窩器和整流孔板以保證進氣流場均勻，同時使用維托辛斯基曲線設(shè)計收縮噴管以保證噴口出口截面上速度分布均勻。探針安裝在由步進電機控制的自動坐標架上，坐標架能使探針在俯仰，側(cè)滑，前后，左右和上下 5 個方向運動。探針針頭始終正對風洞出氣口的湍流核心區(qū)。壓力測量工程包括七孔針，壓力變送器，PC 和使用步進電機控制的自動坐標架，其中壓力變送器的精度為 0.1％。校準的 L 型七孔針由我校傳熱試驗室制造，探針圓錐形針頭外徑為Φ2.5mm ，每個測壓管直徑Φ0.8mm ，針頭錐半角為60°，探針具體尺寸見圖 3 。
2.3 校準過程
當來流與七孔針角度較小時，探針上每個測壓孔均可以正確感受壓力，如圖 4a ，可以使用 7 個測壓孔測得的壓力數(shù)據(jù)來計算角度系數(shù)和壓力系數(shù)；但是當氣流方向與探針角度較大時（>25°），氣流流經(jīng)探頭時將會發(fā)生分離 , 使一部分測壓孔得到的數(shù)據(jù)不正確，如當來流正對 4 孔并與探針軸線方向夾角大于30°時，氣流在1孔附近將會發(fā)生分離（圖4b）。所以，選取偏離氣流方向最小的測壓孔（即壓力讀數(shù)最大的孔）及其兩側(cè)的測壓孔和中心孔得到的數(shù)據(jù)計算壓力系數(shù)和角度系數(shù)，此時，七孔針則變成 6 個四孔針。圖5按上述情況將校準區(qū)域分成7個區(qū)，每個區(qū)內(nèi)校準點即為相應(yīng)的孔壓力讀數(shù)最大。
對于小角度區(qū)先固定－個α，然后轉(zhuǎn)動β，逐一進行校準，直到全場掃遍為止；對于大角度區(qū)依據(jù)圓周角θ和錐角φ ，通過坐標變換 [式（1）,（2）] 得到相應(yīng)的俯仰角α和側(cè)滑角β，由于每個校準點俯仰角α和側(cè)滑角β均不同，所以每校準一個點都需要改變俯仰角α和側(cè)滑角β。校準的角度范圍是：，對于小角度區(qū)校準點俯仰角α和側(cè)滑角β角度間隔5°，對于大角度區(qū)校準點圓周角θ和錐角φ角度間隔5°；校準 Ma 數(shù)為 0.17 （速度為 60m/s ）。圖 6 為校準點數(shù)及按校準后依據(jù)壓力讀數(shù)最大值劃分的實際各個區(qū)位置的真實分布，不同的顏色表示不同的區(qū)域。可以看到雖然實際分區(qū)與理想分區(qū)略有差別，但是實際分區(qū)的分界線與理想分區(qū)的位置很接近，這說明探針的制造非常理想。
3 角度系數(shù)和壓力系數(shù)及校準結(jié)果
3.1 小角度(7區(qū))角度系數(shù)和壓力系數(shù)定義
3.3 校準結(jié)果
如圖 7所示，可以看到由于7區(qū)和4區(qū)關(guān)于針頭中軸線左右對稱，所以其角度系數(shù)曲線和壓力系數(shù)曲線非常對稱，并且角度曲線網(wǎng)格分布較為規(guī)范，沒有交叉點；對于2區(qū),由于位于探針中軸線右側(cè)，所以角度系數(shù)網(wǎng)格圖并不對稱，但對于不同角度的壓力系數(shù)分布趨勢較為一致。因此，由校準曲線分布可以看到探針的加工制造非常理想。
4 誤差分析
4.1 誤差公式定義
為了檢驗插值算法和校準曲線的準確性，選取校準點以外的點來得到測量誤差。誤差分析采用如下公式得到：
其中α為俯仰角；β為側(cè)滑角；p0為總壓；ps為靜壓；V為來流合速度；下標m為校準時測量的數(shù)據(jù)；c為通過算法得到的結(jié)果。
4.2 誤差結(jié)果分析
采用二維插值程序來計算速度及來流方向，具體的插值方法：通過試驗測得的探針7個孔感受的壓力計算出角度系數(shù) Cpα和 Cpβ，然后在角度系數(shù)曲線中插得俯仰角α和側(cè)滑角β；再把得到的俯仰角α和側(cè)滑角β帶到總壓系數(shù)曲線和靜壓系數(shù)曲線，得到總壓系數(shù)Cp0和靜壓系數(shù)Cps；通過總壓系數(shù)和靜壓系數(shù)得到合速度及各方向的分速度。
表 1 插值
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