1、基于VB和Matlab的五孔探针校正曲线拟合及数据处理摘要：通过对曲线拟合的研究，基于最小二乘法建立了五孔探针校正曲线的数学模型，利用matlab软件得到了4条校正曲线的拟合多项式。利用VB编程开发了三维流场测试试验数据处理程序。关键词：五孔探针；曲线拟合；Matlab；VB中图分类号：TP274文献标识码：B文章编号：10068155(2008)01006103The Modification Curyes Fitting of FiveholeMeasuring Needle and Data Processing Basedon VB and MatlabAbstract：Through
2、 the research on curves fitting，a mathematical model of modification curves forfivehole measuring needle is established basedon the minimal error square way Fittingpolynomial of the four modification curves areobtained by Matlab softwareA program forprocessing the test data measured in 3一D flowfield
3、 is developed bv VBKey words：fivehole measuring needle；curvesfitting；Matlab；VB1五孔球形探针测试过程流体机械内部流动极其复杂，直接测量流速十分困难，而五孔球形探针即通常称为五孔探针，可以用来测量空间流动的流体参数(速度方向及大小与静压力)，其结构见图1。测量时一般均采用半对向测量法怛J。首先绕探针杆轴线转动探针，使孔4、5的压力相等，根据探针尾部的转向刻度盘即可确定来流方向在孔4、2、5平面内的偏斜角口。而决定三元空间流动的流速方向尚需要确定另外一个角度p角。这个角度表示来流方向在1、2、3孔所在平面与2孔收稿日期：
4、20070907淮南市232001凌志军陈燎原安徽理工大学机械工程学院李欢峰东软软件股份有限公司中心线的夹角。由理想流体绕流圆球理论可知，1、2、3三孔各感受的压力值与p角的大小有关，因此可用i、2、3三控感受的压力组成一个卢角度校正系数知。五孔探针的校正系数共有下列4个。卢角校正系数动压校正系数动压校正系数铲糕点z一。=丽h2-h4是-一s=丽h3-h1式中ho为流体的总压；h，为流体的静压；h1、h2、h3、h4分别为各孔所对应的压力。向刻度盘压力接头图1五孔探针结构图通过预先标定k口一卢曲线，在实际使用时，可由k口值查p角的值；再由J9，根据k24=f(卢)、k2=f(f1)和志卜3=f
5、(f1)曲线查得相应的值，由这些数值，可用下面的公式求出流动速度及静压值，：2pg(h2-h4)。 肚24舻“lD私2一P私2蹴式中lD7为差压计所用介质密度；D为被测流体密度。一61 万方数据2校正曲线的数值拟合21 曲线数学模型的建立由以上分析可知，利用五孔探针进行流场测试时，共有4条校正曲线，为了满足自动测试的需求，必须把校正曲线用计算机拟合，并建立其相应的数学模型，即得到各校正曲线的拟合多项式，从而方便进行试验数据的处理。利用最小二乘法实现曲线拟合3】3。关于最小二乘法的一般提法是：对于给定的一组数据(五，Yi)(i=0，1，2，m)，要求在函数空间声=span90，9l一，9。中找一
6、个函数Y=S(z)，使误差平方和l争蔷醒2剐Zs。(zi)飞2 2观埘s(五)一Yi2这里S(z)=ao妒o(z)+aI驴1(z)+口。(z)(，zm)。用最dx-乘法拟合曲线的问题就是在S(z)中求一函数Y=S。(z)使误差平方和最小。它转化成求多元函数j(口o，口1，口。)=五嚣q伤(zf)一f(xi)2的极小点(口彳，口f，a：)问题，由求多元函数极值的必要条件，有差=国盏喇Xi)叫Xi(Xi)=o(k=0，1，2，z)。由于伊o，Pl，驴。线性无关，所以方程组存在唯一解口女=a k。从而得到函数f(x)的最dx-乘解为s：=蛋a；仇(z)，所以校正曲线的拟合多项式为Y=口f。22校正曲
7、线数学模型的计算机实现校正曲线的拟合采用matlab语言中的多项式拟合函数polyfit4|。该函数的结果将保证在数据点上拟合值与数据值差的平方和最小，即最4,-乘曲线拟合。该函数的调用方法：polyfit(z，Y，7“1)执行该函数将产生一个以阶多项式厂，并且使得f(x)=Y。考虑到不同的拟合阶数会对拟合多项式产生较大影响，用matlab中的条件判断语句来选择最佳的拟合阶数以，而逻辑控制则用norm函一62一数来完成。norm是求矩阵及向量范数的函数，而在此处只需将其值平方即可满足最dx-乘法的要求。以k8曲线为列，如下是曲线拟合的代码：x=一45，一40，一35，一30，一25，一20，一
8、15，一10，一5，0，5，10，15，20，25，30，35，40，45；y=一0775，一08，一0725，一0675，一055，一05，一04，一0325，一02，一00875，0，015，02875，04375，055，0725，095，125，14875；for n=1：1：10f=polyfit(x，Y，n)P=polyval(f，X)i=(norm(yP)2；if i10e一2break；end endaxis(一50 502 2)plot(x，Y，0，x，P，一)hold on在以上程序段中使用了polyval函数来求得对应拟合多项式的各实测点的函数值。该程序执行后就可得到标定
9、曲线的拟合多项式：f(x)=00001x2十00221x一0091。其它3条校正曲线的处理只需更换相应的实测数据即可。最终得到的校正曲线拟合图见图2。图2校正曲线拟合图3试验数据处理程序为了从繁杂的数据中解脱出来，笔者用VB开发了这段试验数据的处理程序，其界面见图3。(下转第80页)万方数据袅躲翌使用维护蕊蓟丽7翌 !墨趔继型第一，轴承滚动体与保持架之间、滚动体与I外套之间由于摩擦产生大量的热，并通过油膜传递到油池及轴承箱体，温升使得内应力消除不好的轴承箱体内部应力分布不均匀而产生变形，可能使各接触面在局部发生相对位移而出现微小间隙。第二，风机正常运转时，由于转子不平衡力及其它因素的影响而产生
10、振动，这种周期性振动也使轴承箱各个端面产生微小的位移，同样破坏了密封面的密封状态，并周期性的在端面局部出现微小的问隙。第三，风机主轴和轴承箱端盖部位有较小的间隙以便主轴正常运转，一般采用迷宫式密封或组合式密封，利用压差达到密封的效果。主轴上的油膜与油滴由于转子的转动而聚集，并向轴承箱端盖浸润，如果无有效的防护措施，润滑油将从主轴与轴承箱端盖的间隙处流出。第四，有些不尽合理的设计，如风机主轴浸泡在油池内，如果此时的防护措施不当，润滑油也将从主轴与轴承箱端盖的间隙处流出。第五，随着风机运转时间的增加，摩擦所产生的热量也使润滑油产生一定量的气体油雾，如果此时风机轴承箱上没有放置通气装置，在轴承箱内将
11、产生压力，也会迫使润滑油从主(上接第62页)图3数据处理界面使用时首先输人hl、h2、h3、h4 4个数据，点击“计算a”按纽求得k。值，将所得值返回matlab中用solve函数解出z即卢值，在这种情况下一般会得到两个解，这时就必须根据曲线选择其中之一输入到p值文本框，点击“计算6”按钮，求得速度及静压值。其部分代码如下：Dim l8，p，xl，x2，f，f2，f3，V，PsAsDoublep1=998p=1205Pa=101300k=(Text3TextTextlText)(Text2TextText4Text)Text5Text=k一80一轴与轴承箱端盖或其他的间隙处流出。以上是通风机运
12、行中，稀油自润滑(滚动)轴承箱润滑油泄漏可能出现的若干因素。在通风机实际运行中可能影响到漏油的因素很多，但也不过是以上情况的组合而已。5结论通过理论分析提出风机漏油的防范措施。(1)加强静密封，改善轴承体各静止端面的密封效果。可以在轴承体的各个静止密封端面增加弹性的、有效期长的密封填料，以抵消由于振动与应力而产生的间隙，建议采用优质橡胶垫，尽管润滑油会腐蚀橡胶，但油与橡胶的接触面很小，而且在大修期如保证及时更换，可使这种腐蚀作用忽略不计。(2)在加工轴承箱前，一定要消除内应力，尽量避免轴承箱由于内应力而产生的变形并提高轴承箱的加工精度。(3)增强动密封，在轴承端盖附近增设挡油盘、挡油环，以便使
13、附着在主轴上的油膜浸润到此在重力与离心力的作用下流回油池。(4)在风机轴承箱上放置通气装置，使轴承箱内的压力与外部平衡。TextllText=vPs=Pa+p1*98*Text2Textp1*98*Text8Text*(T既t2TextText4Text)f2Textl2TeXt=Ps4结论通过对五孔探针校正曲线拟合的研究，得出如下结论：(1)建立了五孔探针校正曲线的数学模型，利用matlab软件实现了4条校正曲线的数值拟合得出了拟合多项式；(2)利用VB编程，实现了实验数据的自动化处理，节省了大量时间；(3)为后续三维流场自动化测试的研究奠定了基础。参考文献1郑洽馀，等流体力学M北京：机械工
14、业出版社，19792杨敏官，等流体机械内部流动测量技术M北京：机械工业出版社，20063李庆扬，等数值分析M武汉：华中科技大学出版社，20()64云舟工作室MATLAB6数学建模基础教程M北京：人民邮电出版社，2001万方数据基于VB和Matlab的五孔探针校正曲线拟合及数据处理作者： 凌志军， 陈燎原， 李欢峰作者单位： 凌志军,陈燎原(安徽理工大学机械工程学院,淮南市,232001)， 李欢峰(东软软件股份有限公司)刊名： 风机技术英文刊名： COMPRESSOR,BLOWER & FAN TECHNOLOGY年，卷(期)： 2008，(1)引用次数： 0次参考文献(4条)1.郑洽馀 流体力学 19792.杨敏官 流体机械内部流动测量技术 20063.李庆扬 数值分析 20064.云舟工作室 MATLAB6数学建模基础教程 2001相似文献(0条)本文链接：http:/
