CN106989895A - 一种测量三维非定常复杂流场的十二孔动态压力探针 - Google Patents

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Abstract

本发明属于压力测试技术领域，公开了一种测量三维非定常复杂流场的十二孔动态压力探针，包括探针头部、支杆，探针头部包括共底面的圆柱体、圆锥体，其内封装12个动态压力传感器，探针头部圆柱面上开有8个压力感受孔，圆锥体表面上开有4个压力感受孔，这12个感受孔分别与探针头部内12支动态压力传感器相通，传感器线缆通过探针支杆内通道引出探针尾部。与现有压力探针相比，本发明经过标定，能同时测得来流偏转角±180°、俯仰角±30°范围内总压、静压、马赫数、俯仰角、偏转角随时间的变化，适用于航空发动机、压气机、风扇等逼喘试验中，兼顾测量设计点、近失速点、喘振点等状态下进口、出口或级间三维非定常复杂流场。

Description

一种测量三维非定常复杂流场的十二孔动态压力探针
技术领域
本发明属于压力测试技术领域，涉及三维非定常流场的动态压力测量装置，具体涉及一种测量三维非定常复杂流场的十二孔动态压力探针，适用于航空发动机、压气机、风扇等逼喘试验中，兼顾测量设计点、近失速点、喘振点等状态下进口、出口或级间三维非定常复杂流场，也适用于测量来流方向不明、来流方向变化较大、探针安装后没法调整安装角度、存在倒流的三维非定常流场。
背景技术
航空发动机、压气机、风扇等叶片排进口、出口、级间气流方向、总压、马赫数等流场参数，目前常用压力探针，如三孔压力探针、五孔压力探针、七孔压力探针进行测量。
但在逼喘试验过程中，机器要从设计点逐步运行到近失速点、失速点、喘振点。在设计点至近失速点之间，常用的压力探针一般能够测量出主流的气流方向、总压、马赫数等流场参数，而当机器进入失速、喘振状态时，由于流道内出现大面积的间歇性的倒流，现用的压力探针无法测量出倒流区的总压、静压、马赫数、来流方向，更不能提供这些参数随时间变化的动态数据。
目前缺乏工程实用的、能兼顾测量设计点、近失速点、失速点、喘振点等不同状态下，压气机、风扇等叶片排进口、出口、级间三维非定常复杂流场的动态压力探针。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：针对航空发动机、压气机、风扇等复杂内流场测量中，缺乏工程实用的、能兼顾测量设计点、近失速点、失速点、喘振点等不同状态下进口、出口或级间三维非定常流动参数的压力探针，发明一种测量三维非定常复杂流场的十二孔动态压力探针，能测量出流动方向不明、流动方向变化较大、探针安装后没法调整安装角度、存在倒流时气流总压、静压、马赫数、偏转角、俯仰角参数随时间的变化。
本发明的技术解决方案是：
1、一种测量三维非定常复杂流场的十二孔动态压力探针，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)、圆锥体(4)，其内部封装有12支动态压力传感器，在探针头部圆柱体(3)侧面上开有8个互不相通的圆柱面压力感受孔(5)，在圆锥体(4)侧面上开有4个互不相通的圆锥面压力感受孔(6)，12个压力感受孔分别与封装在探针头部(1)内的12支动态压力传感器相通。
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12个动态压力传感器的线缆(7)，通过探针支杆(2)内的管道引出探针尾部。
3、进一步，在探针头部(1)圆柱体(3)侧面上开有的8个圆柱面压力感受孔(5)直径为0.5毫米至1.5毫米，相邻2个孔的中心线夹角为45°，这8个孔的中心线在同一个平面上，该平面垂直于探针头部(1)圆柱体(3)的轴线，与探针头部(1)圆锥体(4)底面的距离为1毫米至5毫米。
4、进一步，在探针头部(1)圆锥体(4)侧面上，沿圆周均匀开有4个圆锥面压力感受孔(6)，直径为0.5毫米至1.5毫米，每个圆锥面压力感受孔(6)的中心线与正下方对应的圆柱体(3)侧面上的一个正压力感受孔(5)的中心线、探针头部(1)圆柱体(3)的轴线在一个平面上，圆锥面压力感受孔(6)圆心与圆锥体(4)底面圆弧的距离为2毫米至6毫米。
5、进一步，探针头部(1)的圆柱体(3)的直径为6毫米至10毫米，长10毫米至40毫米，探针头部(1)圆柱体(3)轴线与探针支杆(2)轴线重合。
6、进一步，探针头部(1)圆锥体(4)的锥角为40°至160°。
本发明的有益效果是：
与现有的压力探针相比，本发明经过校准标定，能同时测得三维非定常来流在偏转角±180°、俯仰角±30°范围内的总压、静压、马赫数、俯仰角、偏转角随时间的变化，适用于航空发动机、压气机、风扇等逼喘试验中，兼顾测量设计点、近失速点、喘振点等状态下进口、出口或级间三维非定常复杂流场，也适用于测量来流方向不明、来流方向变化较大、探针安装后没法调整安装角度、存在倒流的三维非定常复杂流场。
附图说明
图1是本发明实施例中的测量三维非定常复杂流场的十二孔动态压力探针的结构示意图。
图2是三维流场来流偏转角、俯仰角的定义示意图。
其中：1-探针头部，2-探针支杆，3-圆柱体，4-圆锥体，5-圆柱面压力感受孔，6-圆锥面压力感受孔，7-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，本实施例一中介绍了一种测量三维非定常复杂流场的十二孔动态压力探针，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)、圆锥体(4)，其内部封装有12支动态压力传感器，在探针头部圆柱体(3)侧面上开有8个互不相通的圆柱面压力感受孔(5)，在圆锥体(4)侧面上开有4个互不相通的圆锥面压力感受孔(6)，12个压力感受孔分别与封装在探针头部(1)内的12支动态压力传感器相通。
探针支杆(2)为圆柱体，直径10毫米，其内部开有圆型通道，直径8毫米，探针头部(1)内封装的12个动态压力传感器的线缆(7)，通过探针支杆(2)内的管道引出探针尾部。
在探针头部(1)圆柱体(3)侧面上开有的8个圆柱面压力感受孔(5)直径为0.5毫米，相邻2个孔的中心线夹角为45°，这8个孔的中心线在同一个平面上，该平面垂直于探针头部(1)圆柱体(3)的轴线，与探针头部(1)圆锥体(4)底面的距离为1毫米。
在探针头部(1)圆锥体(4)侧面上，沿圆周均匀开有4个圆锥面压力感受孔(6)，直径为0.5毫米，每个圆锥面压力感受孔(6)的中心线与正下方对应的圆柱体(3)侧面上的一个正压力感受孔(5)的中心线、探针头部(1)圆柱体(3)的轴线在一个平面上，圆锥面压力感受孔(6)圆心与圆锥体(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8毫米，长30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)圆锥体(4)的锥角为90°。
本发明实施例中介绍的一种测量三维非定常复杂流场的十二孔动态压力探针，经过校准标定，可以获得标定数据。实际测量三维非定常流场时，该十二孔动态压力探针的12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，利用获得的标定数据，进行数据处理，能同时测得三维非定常来流在偏转角±180°、俯仰角±30°范围内的总压、静压、马赫数、俯仰角、偏转角随时间的变化，适用于航空发动机、压气机、风扇等逼喘试验中，兼顾测量设计点、近失速点、喘振点等状态下进口、出口或级间三维非定常复杂流场，也适用于测量来流方向不明、来流方向变化较大、探针安装后没法调整安装角度、存在倒流的三维非定常流场。

Claims (6)

1.一种测量三维非定常复杂流场的十二孔动态压力探针，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)、圆锥体(4)，其内部封装有12支动态压力传感器，在探针头部圆柱体(3)侧面上开有8个互不相通的圆柱面压力感受孔(5)，在圆锥体(4)侧面上开有4个互不相通的圆锥面压力感受孔(6)，12个压力感受孔分别与封装在探针头部(1)内的12支动态压力传感器相通。
2.根据权利要求1所述的一种测量三维非定常复杂流场的十二孔动态压力探针，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12个动态压力传感器的线缆(7)，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所述的一种测量三维非定常复杂流场的十二孔动态压力探针，其特征在于：，在探针头部(1)圆柱体(3)侧面上开有的8个圆柱面压力感受孔(5)直径为0.5毫米至1.5毫米，相邻2个孔的中心线夹角为45°，这8个孔的中心线在同一个平面上，该平面垂直于探针头部(1)圆柱体(3)的轴线，与探针头部(1)圆锥体(4)底面的距离为1毫米至5毫米。
4.根据权利要求1所述的一种测量三维非定常复杂流场的十二孔动态压力探针，其特征在于：在探针头部(1)圆锥体(4)侧面上，沿圆周均匀开有4个圆锥面压力感受孔(6)，直径为0.5毫米至1.5毫米，每个圆锥面压力感受孔(6)的中心线与正下方对应的圆柱体(3)侧面上的一个正压力感受孔(5)的中心线、探针头部(1)圆柱体(3)的轴线在一个平面上，圆锥面压力感受孔(6)圆心与圆锥体(4)底面圆弧的距离为2毫米至6毫米。
5.根据权利要求1所述的一种测量三维非定常复杂流场的十二孔动态压力探针，其特征在于：探针头部(1)的圆柱体(3)的直径为6毫米至10毫米，长10毫米至40毫米，探针头部(1)圆柱体(3)轴线与探针支杆(2)轴线重合。
6.根据权利要求1所述的一种测量三维非定常复杂流场的十二孔动态压力探针，其特征在于：探针头部(1)圆锥体(4)的锥角为40°至160°。
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