钟 明，陈洪敏，熊 兵，田 伟，吉建波

(1.中国燃气涡轮研究院，四川江油621703；2.柴油机高增压技术国防科技重点试验室，山西大同037036)

1 引言

随着对各种流动现象研究的深入，对流动测量技术的要求也越来越高。三维速度场测量已发展了热线、LDV、PIV等多项技术，这些技术原理各异、性能有别，适用范围不一，其中热线技术因其测试系统简单、频率响应宽、测量精度高等优点而得到广泛应用[1]。热线技术测量三维速度场时，可用三丝探头或单斜热丝探头。但三丝探头有六根支杆，所占体积较大，很难分辨小尺度空间的强剪切流，且探头对流场干扰较大，校准复杂，维修费用高。单斜热丝探头因对流场干扰较小、空间分辨率较高、使用方便，在实际应用中得到更多重视[2]，但存在校准困难，数据处理复杂、耗时长等。单斜热丝测量技术的测量精度和范围，取决于能否有效地反映单斜热丝对气流速度(大小和方向)的敏感性。本文根据经验关系式，提出以改进的粒子群优化算法(PSO)求解实际测量流场数据，并通过试验验证算法的有效性。

2 三维速度场的单斜热丝测量方法

用单斜热丝测量三维流场是基于热丝的方向敏感性。当气流不垂直于热丝时，热丝所感受的冷却速度(有效速度)为气流速度和方向的函数，其关系如图1所示。图中，V为冷却速度，U为输出电压，θy为偏转角，θp为俯仰角。

针对单斜热丝对气流速度的敏感性，本文采用下列经验关系式表示：

式中：Veff为有效速度，θs为单斜热丝倾角，三角函数的阶数一般取3～4阶，系数aij和bij由最小二乘法拟合校准数据确定。……