CN106840511A - 一种测量高亚音三维非定常流的锥头四孔动态压力探针 - Google Patents

一种测量高亚音三维非定常流的锥头四孔动态压力探针 Download PDF

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Abstract

本发明属于压力测试技术领域，公开了一种测量高亚音三维非定常流的锥头四孔动态压力探针，包括探针头部、支杆，探针头部包括共底面的圆柱体、锥体，其内封装4支动态压力传感器，在探针头部同一侧开有4个互不相通的压力感受孔，其中圆柱体侧面开有3个压力感受孔，4个压力感受孔分别与探针头部内的4支动态压力传感器连通，4支动态压力传感器线缆通过探针支杆内通道引出探针尾部。与现有的压力探针相比，本发明经过校准风洞标定，能同时测得高亚音速三维非定常流场的总压、静压、偏转角、俯仰角和马赫数随时间的变化，适用于高亚音速压气机、风扇、压缩机等进口、出口和级间高亚音速三维非定常流场的测试。

Description

一种测量高亚音三维非定常流的锥头四孔动态压力探针
技术领域
本发明属于压力测试技术领域，涉及高亚音速三维非定常流场的动态压力测量装置，具体涉及一种测量高亚音三维非定常流的锥头四孔动态压力探针，适用于高亚音速压气机、风扇、压缩机等进口、出口和级间三维非定常流场的测试。
背景技术
高亚音速压气机、风扇、压缩机等进口、出口和级间三维流场，由于流体粘性、转子的旋转、叶尖间隙的存在、动静叶片排的交错排列等，本质上是非定常的。采用常规的稳态压力探针无法测量出流场的动态特性，热线风速仪能够测量出动态速度信号，但不能测量出压力信息。对于压气机、风扇、压缩机等叶轮机械，研究人员更希望获得进口、出口、级间的动态压力分布，用于验证设计和流场诊断，以便改进机器性能。
目前由于缺乏工程实用的动态测试技术，工程上一般采用五孔压力探针等稳态测量技术，借助安装在机匣上的位移机构，带动压力探针前往被测位置，测量高亚音速三维流场。稳态五孔压力探针由于其内部存在较长的引压管，形成的容腔效应阻尼掉了被测流场的动态压力信息，不能获得真实反映被测流场的总压、静压、偏转角、俯仰角和马赫数随时间的变化规律。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：针对目前工程上高亚音速压气机、风扇、压缩机等进口、出口、级间三维非定常流场测量手段缺乏问题，发明一种动态响应快、可以测得高亚音速压气机、风扇、压缩机等进口、出口、级间等高亚音速三维非定常流场的锥头四孔动态压力探针，能够测出被测流场的总压、静压、偏转角、俯仰角和马赫数随时间的变化规律。
本发明的技术解决方案是：
1、一种测量高亚音三维非定常流的锥头四孔动态压力探针，其特征在于：包括探针头部(1)、支杆(2)，所述探针头部(1)包括共底面的圆柱体(3)、锥体(4)，其内封装4支动态压力传感器，在探针头部(1)表面的同一侧开有4个互不相通的压力感受孔，其中圆柱体(3)侧面开有3个压力感受孔，分别为左孔(5)、中孔(6)、右孔(7)，探针头部(1)的锥体(4)侧面上，开有另一个压力感受孔，为上孔(8)，4个压力感受孔分别与探针头部(1)内封装的4个动态压力传感器连通。
2、进一步，探针支杆(2)为圆柱体，其内部开有圆型管道，探针头部(1)内封装的4个动态压力传感器的线缆(9)，通过探针支杆(2)内的管道引出探针尾部。
3、进一步，中孔(6)中心线、上孔(8)中心线与探针头部(1)圆柱体(3)的轴线在同一个平面上，左孔(5)和右孔(7)沿该平面对称分布，左孔(5)圆心和右孔(7)圆心在探针头部(1)圆柱体(3)表面上的圆周夹角为70°至110°。
4、进一步，在探针头部(1)表面开有的4个压力感受孔，左孔(5)、中孔(6)、右孔(7)和上孔(8)的直径为0.6毫米至1.5毫米。
5、进一步，中孔(6)圆心与探针头部(1)锥体(4)底面圆弧的距离为1毫米至5毫米。
6、进一步，上孔(8)圆心与探针头部(1)锥体(4)底面圆弧的距离为2毫米至5毫米。
7、进一步，探针头部(1)的圆柱体(3)的直径为4毫米至8毫米，长10毫米至45毫米，探针头部(1)圆柱体(3)轴线与探针支杆(2)轴线重合。
8、进一步，探针头部(1)的锥体(4)锥角为30°至150°。
本发明的有益效果是：
与现有的压力探针相比，本发明经过校准风洞标定，能同时测得高亚音速三维非定常流场的总压、静压、偏转角、俯仰角和马赫数随时间的变化，为高亚音速压气机、风扇、压缩机等实验提供了一种高效、准确测量高亚音速三维非定常流场的手段。
附图说明
图1是本发明实施例中的一种测量高亚音三维非定常流的锥头四孔动态压力探针的结构示意图。
图2是图1的左视图。
图3是图2的A向视图。
其中：1-探针头部，2-探针支杆，3-圆柱体，4-锥体，5-左孔，6-中孔，7-右孔，8-上孔，9-动态压力传感器的线缆。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细阐述。
如图1所示，本实施例中介绍了一种测量高亚音三维非定常流的锥头四孔动态压力探针，包括探针头部(1)、支杆(2)，探针头部(1)包括共底面的圆柱体(3)、锥体(4)，其内封装4支动态压力传感器，在探针头部(1)表面的同一侧开有4个互不相通的压力感受孔，其中圆柱体(3)侧面开有3个压力感受孔，分别为左孔(5)、中孔(6)、右孔(7)，探针头部(1)的锥体(4)侧面上，开有另一个压力感受孔，为上孔(8)，4个压力感受孔分别与探针头部(1)内封装的4个动态压力传感器连通。
探针支杆(2)为圆柱体，直径8毫米，其内部开有圆型通道，直径5毫米，探针头部(1)内封装的4个动态压力传感器的线缆(9)，通过探针支杆(2)内的管道引出探针尾部。
中孔(6)中心线、上孔(8)中心线与探针头部(1)圆柱体(3)的轴线在同一个平面上，左孔(5)和右孔(7)沿该平面对称分布，左孔(5)圆心和右孔(7)圆心在探针头部(1)圆柱体(3)表面上的圆周夹角为90°。
在探针头部(1)表面开有的4个压力感受孔，左孔(5)、中孔(6)、右孔(7)和上孔(8)的直径为0.6毫米。
中孔(6)圆心与探针头部(1)锥体(4)底面圆弧的距离为1毫米。
上孔(8)圆心与探针头部(1)锥体(4)底面圆弧的距离为2毫米。
探针头部(1)的圆柱体(3)的直径为6毫米，长35毫米，探针头部(1)圆柱体(3)轴线与探针支杆(2)轴线重合。
探针头部(1)的锥体(4)锥角为80°。
本发明实施例中介绍的一种测量高亚音三维非定常流的锥头四孔动态压力探针，经过高亚音速校准风洞标定，可以获得标定数据。实际测量高亚音速三维非定常流场时，该四孔动态压力探针的4支动态压力传感器同时测得各自感受到的非定常压力数据，利用获得的高亚音速校准风洞标定数据，进行数据处理，可以获得高亚音速三维非定常来流的总压、静压、偏转角、俯仰角和马赫数随时间的变化。

Claims (8)

1.一种测量高亚音三维非定常流的锥头四孔动态压力探针，其特征在于：包括探针头部(1)、支杆(2)，所述探针头部(1)包括共底面的圆柱体(3)、锥体(4)，其内封装4支动态压力传感器，在探针头部(1)表面的同一侧开有4个互不相通的压力感受孔，其中圆柱体(3)侧面开有3个压力感受孔，分别为左孔(5)、中孔(6)、右孔(7)，探针头部(1)的锥体(4)侧面上，开有另一个压力感受孔，为上孔(8)，4个压力感受孔分别与探针头部(1)内封装的4个动态压力传感器连通。
2.根据权利要求1所述的一种测量高亚音三维非定常流的锥头四孔动态压力探针，其特征在于：探针支杆(2)为圆柱体，其内部开有圆型管道，探针头部(1)内封装的4个动态压力传感器的线缆(9)，通过探针支杆(2)内的管道引出探针尾部。
3.根据权利要求1所述的一种测量高亚音三维非定常流的锥头四孔动态压力探针，其特征在于：中孔(6)中心线、上孔(8)中心线与探针头部(1)圆柱体(3)的轴线在同一个平面上，左孔(5)和右孔(7)沿该平面对称分布，左孔(5)圆心和右孔(7)圆心在探针头部(1)圆柱体(3)表面上的圆周夹角为70°至110°。
4.根据权利要求1所述的一种测量高亚音三维非定常流的锥头四孔动态压力探针，其特征在于：在探针头部(1)表面开有的4个压力感受孔，左孔(5)、中孔(6)、右孔(7)和上孔(8)的直径为0.6毫米至1.5毫米。
5.根据权利要求1所述的一种测量高亚音三维非定常流的锥头四孔动态压力探针，其特征在于：中孔(6)圆心与探针头部(1)锥体(4)底面圆弧的距离为1毫米至5毫米。
6.根据权利要求1所述的一种测量高亚音三维非定常流的锥头四孔动态压力探针，其特征在于：上孔(8)圆心与探针头部(1)锥体(4)底面圆弧的距离为2毫米至5毫米。
7.根据权利要求1所述的一种测量高亚音三维非定常流的锥头四孔动态压力探针，其特征在于：探针头部(1)的圆柱体(3)的直径为4毫米至8毫米，长10毫米至45毫米，探针头部(1)圆柱体(3)轴线与探针支杆(2)轴线重合。
8.根据权利要求1所述的一种测量高亚音三维非定常流的锥头四孔动态压力探针，其特征在于：探针头部(1)的锥体(4)锥角为30°至150°。
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