CN107014434B - 一种测量高亚音三维流场的锥头稳态温度压力组合探针 - Google Patents

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Abstract

本发明属于温度、压力测试技术领域，公开了一种测量高亚音三维流场的锥头稳态温度压力组合探针，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1支温度传感器，在探针头部表面的同一侧开有4个压力感受孔和1个温度感受孔，4个压力感受孔各自与探针头部内封装的4个引压管连通，温度感受孔仅与温度传感器连通，引压管和温度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，能同时测得高亚音三维流场稳态温度、总压、静压、偏转角、俯仰角、马赫数和三维速度，适用于高亚音压气机、风扇、压缩机等进口、出口和级间高亚音三维稳态流场参数的测试。

Description

一种测量高亚音三维流场的锥头稳态温度压力组合探针
技术领域
本发明属于温度、压力测试技术领域，涉及低速三维流场的稳态温度、稳态压力测量装置，具体涉及一种测量高亚音三维流场的锥头稳态温度压力组合探针，适用于高亚音压气机、风扇、压缩机等进口、出口和级间高亚音速三维稳态流场的测试。
背景技术
高亚音压气机、风扇、压缩机等进口、出口、级间低速三维稳态流场，目前一般采用五孔压力探针，借助安装在机匣上的位移机构，带动五孔压力探针前往被测位置，进行测量。五孔压力探针只能提供来流总压、静压、偏转角、俯仰角和马赫数，由于五孔压力探针不能测得温度数据，不能从五孔压力探针测得的数据中计算得到来流速度数据。温度是表征来流热力学性质的重要参数，目前测量来流温度需要采用单独的总温探针，同样借助安装在机匣上的位移机构，带动总温探针前往被测位置，进行单独的测量。
现有的探针测量技术，由于不能同时测量总温、总压、静压、偏转角、俯仰角、马赫数等这些流动参数，一方面测量时间长，试验成本高，重要的是来流工况可能会有一定的变化，另一方面不同探针的测点位置受位移机构定位的影响可能会有差异，不同探针测得的流动参数数据肯定不是来自同一流线的，在利用这些探针测量数据，组合计算出速度等参数时，就会带来数据误差，进而会给总的测量结果带来不可忽视的误差。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：针对目前高亚音压气机、风扇、压缩机等进口、出口、级间高亚音速三维稳态流场测量试验中，采用独立的总温探针、五孔压力探针等不同的探针，分别进行测量，存在的测量时间长、试验成本高、测量工况一致性差、测量误差大的问题，提供了一种测量高亚音三维流场的锥头稳态温度压力组合探针，本发明与现有的流场测试用的压力探针相比，能同时测得高亚音速三维流场来流温度、总压、静压、偏转角、俯仰角、马赫数和三维速度分量，适用于高亚音压气机、风扇、压缩机等进口、出口、级间高亚音速三维稳态流场测量。
本发明的技术解决方案是：
1、一种测量高亚音三维流场的锥头稳态温度压力组合探针，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1支温度传感器；在探针头部(1)表面的同一侧开有5个互不相通的感受孔，其中探针头部(1)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)，下孔(8)为温度感受孔，仅与温度传感器连通，在探针头部(1)的锥体(4)侧面上，开有一个压力感受孔，为上孔(9)，4个压力感受孔与4个引压管(10)封装在探针头部(1)内的一端各自连通。
2、进一步，探针支杆(2)为圆柱体，其内部开有圆型管道，封装在探针头部(1)内的4个引压管(10)、1个温度传感器的线缆(11)，通过探针支杆(2)内的管道引出探针尾部。
3、进一步，上孔(9)、中孔(6)、下孔(8)的中心线与探针头部(1)的圆柱体(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60°至100°。
4、进一步，在探针头部(1)开有的4个压力感受孔，左孔(5)、中孔(6)、右孔(7)、上孔(9)的直径为0.3毫米至1毫米。
5、进一步，中孔(6)的圆心与探针头部(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(9)的圆心与探针头部(1)锥体(4)底面圆弧的距离为1毫米至5毫米。
7、进一步，下孔(8)直径为0.5毫米至2毫米，下孔(8)圆心与中孔(6)圆心的距离为1毫米至3毫米。
8、进一步，探针头部(1)的圆柱体(3)的直径为2.5毫米至6毫米，长10毫米至40毫米，轴线与探针支杆(2)轴线重合。
9、进一步，探针头部(1)的锥体(4)锥角为45°至140°。
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流场稳态温度、总压、静压、偏转角、俯仰角、马赫数和三维速度，为高亚音压气机、风扇、压缩机等实验提供了一种高效、准确、全面测量高亚音速三维稳态流场参数的手段。
附图说明
图1是本发明实施例中的一种测量高亚音三维流场的锥头稳态温度压力组合探针的结构示意图。
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-下孔，9-上孔，10-引压管，11-温度传感器线缆。
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流场的锥头稳态温度压力组合探针，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1支温度传感器；在探针头部(1)表面的同一侧开有5个互不相通的感受孔，其中探针头部(1)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)，下孔(8)为温度感受孔，仅与温度传感器连通，在探针头部(1)的锥体(4)侧面上，开有一个压力感受孔，为上孔(9)，4个压力感受孔与4个引压管(10)封装在探针头部(1)内的一端各自连通。
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，封装在探针头部(1)内的4个引压管(10)、1个温度传感器的线缆(11)，通过探针支杆(2)内的管道引出探针尾部。
上孔(9)、中孔(6)、下孔(8)的中心线与探针头部(1)的圆柱体(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)、中孔(6)、右孔(7)中心线在同一平面，交于探针头部(1)的圆柱体(3)轴线上同一点，左孔(5)中心线与右孔(7)中心线夹角为90°。
在探针头部(1)开有的4个压力感受孔，左孔(5)、中孔(6)、右孔(7)、上孔(9)的直径为0.3毫米至1毫米。
中孔(6)的圆心与探针头部(1)锥体(4)底面圆弧的距离为1毫米。
上孔(9)的圆心与探针头部(1)锥体(4)底面圆弧的距离为2毫米。
下孔(8)直径为0.5毫米至2毫米，下孔(8)圆心与中孔(6)圆心的距离为1毫米。
探针头部(1)的圆柱体(3)的直径为5毫米，长30毫米，轴线与探针支杆(2)轴线重合。
探针头部(1)的锥体(4)锥角为45°。
本发明实施例中介绍的一种测量高亚音三维流场的锥头稳态温度压力组合探针，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流场时，该稳态温度压力组合探针的4个压力感受孔、1支温度传感器同时测得各自感受到的稳态压力、温度数据，利用获得的高亚音速校准风洞标定数据，进行数据处理，可以获得高亚音速来流稳态温度、总压、静压、偏转角、俯仰角、马赫数和三维速度数据。

Claims (1)

1.一种测量高亚音三维流场的锥头稳态温度压力组合探针，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1支温度传感器；在探针头部(1)表面的同一侧开有5个互不相通的感受孔，其中探针头部(1)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)，下孔(8)为温度感受孔，仅与温度传感器连通，在探针头部(1)的锥体(4)侧面上，开有一个压力感受孔，为上孔(9)，4个压力感受孔与4个引压管(10)封装在探针头部(1)内的一端各自连通；
所述探针支杆(2)为圆柱体，其内部开有圆型管道，封装在探针头部(1)内的4个引压管(10)、1个温度传感器的线缆(11)，通过探针支杆(2)内的管道引出探针尾部；
所述上孔(9)、中孔(6)、下孔(8)的中心线与探针头部(1)的圆柱体(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100°；
在所述探针头部(1)开有的4个压力感受孔，左孔(5)、中孔(6)、右孔(7)、上孔(9)的直径为0.3毫米至1毫米；
所述中孔(6)的圆心与探针头部(1)锥体(4)底面圆弧的距离为5毫米；
所述上孔(9)的圆心与探针头部(1)锥体(4)底面圆弧的距离为1毫米；
所述下孔(8)直径为0.5毫米至2毫米，下孔(8)圆心与中孔(6)圆心的距离为1毫米；
所述探针头部(1)的圆柱体(3)的直径为2.5毫米至6毫米，长10毫米至40毫米，轴线与探针支杆(2)轴线重合；
所述探针头部(1)的锥体(4)锥角为45°至140°。
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