CN107063340A - 一种测量超音速三维流场的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，公开了一种测量超音速三维流场的稳态温度压力组合探针，包括探针头部和支杆，探针头部为楔顶三棱柱结构，测量时探针头部的迎风面包括楔顶斜面、左侧面和右侧面，迎风面上开有4个压力感受孔和1个温度感受孔，4个压力感受孔分别与探针头部内封装的4根引压管连通，温度感受孔仅与其内部封装的温度传感器连通，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。与现有的三维稳态压力探针相比，本发明经过校准风洞标定，能同时测得超音来流温度、总压、静压、偏转角、俯仰角、马赫数和三维速度，为叶轮机实验提供了一种高效、准确、全面测量超音三维稳态流场参数的手段。

Description

一种测量超音速三维流场的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，涉及超音速三维流场的稳态温度、稳态压力测量装置，具体涉及一种测量超音速三维流场的稳态温度压力组合探针，适用于叶轮机械进口、出口和级间超音速三维稳态流场的测试
背景技术
测量超音压气机级间的超音速三维稳态流场，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，由于不能同时测量超音压气机级间超音速气流总温、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：针对目前超音压气机级间超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，提供了一种测量超音速三维流场的稳态温度压力组合探针，本发明与现有的超音速三维稳态流场测试用的压力探针相比，能同时测得来流温度、总压、静压、偏转角、俯仰角、马赫数和三维速度分量。
本发明的技术解决方案是：
1、一种测量超音速三维流场的稳态温度压力组合探针，其特征在于：包括探针头部(1)和支杆(2)，所述探针头部(1)为楔顶三棱柱结构，探针测量时的探针头部(1)迎风面包括楔顶三棱柱的楔顶斜面(3)、对称的左侧面(4)和右侧面(5)；在探针头部(1)的楔顶斜面(3)上，开有一个压力感受孔，为上孔(6)，在探针头部(1)左侧面(4)、右侧面(5)和两个侧面交界的前缘上各开有1个压力感受孔，分别为左孔(7)、右孔(8)、中孔(9)，这4个互不相通的压力感受孔，分别与4个引压管(10)封装在探针头部(1)内的一端各自连通，在中孔(9)的正下方开有温度感受孔(11)，内装有温度传感器。
2、进一步，探针支杆(2)为柱状结构，可以为圆柱体，也可以为三棱柱，其内部开有圆形通道，与4个压力感受孔分别连通的4支引压管(10)的另一端、温度传感器线缆(12)通过探针支杆(2)内的管道引出探针尾部。
3、进一步，探针头部(1)左侧面(4)、右侧面(5)夹角为25°至80°。
4、进一步，探针头部(1)左侧面(4)和右侧面(5)交界的前缘线，与楔顶斜面的夹角为30°至54°。
5、进一步，探针头部(1)的上孔(6)中心线、中孔(9)中心线、温度感受孔(11)中心线在同一个平面上，左侧面(4)、右侧面(5)沿该平面对称，左孔(7)和右孔(8)沿该平面对称分布，探针头部(1)后侧面(13)与该平面垂直。
6、进一步，中孔(9)圆心与楔顶斜面(3)最低点的距离为1毫米至5毫米。
7、进一步，温度感受孔(11)直径为1毫米至2毫米，温度感受孔(11)与中孔(9)的距离为1毫米至3毫米。
8、进一步，探针头部(1)的上孔(6)、左孔(7)、右孔(8)、中孔(9)的直径为0.3毫米至1毫米。
本发明的有益效果是：
与现有的三维稳态压力探针相比，本发明经过校准风洞标定，能同时测得超音来流温度、总压、静压、偏转角、俯仰角、马赫数和三维速度，为叶轮机实验提供了一种高效、准确、全面测量超音三维稳态流场参数的手段。
附图说明
图1是本发明的实施例中的测量超音速三维流场的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-楔顶斜面，4-左侧面，5-右侧面，6-上孔，7-左孔，8-右孔，9-中孔，10-引压管，11-温度感受孔，12-温度传感器线缆，13-后侧面。
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超音速三维流场的稳态温度压力组合探针，其特征在于：包括探针头部(1)和支杆(2)，探针头部(1)为楔顶三棱柱结构，外接圆直径为6毫米，探针头部(1)高30毫米，探针测量时的探针头部(1)迎风面包括楔顶三棱柱的楔顶斜面(3)、对称的左侧面(4)和右侧面(5)；在探针头部(1)的楔顶斜面(3)上，开有一个压力感受孔，为上孔(6)，在探针头部(1)左侧面(4)、右侧面(5)和两个侧面交界的前缘上各开有1个压力感受孔，分别为左孔(7)、右孔(8)、中孔(9)，这4个互不相通的压力感受孔，分别与4个引压管(10)封装在探针头部(1)内的一端各自连通，在中孔(9)的正下方开有温度感受孔(11)，内装有温度传感器。
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，与4个压力感受孔分别连通的4支引压管(10)的另一端、温度传感器线缆(12)通过探针支杆(2)内的管道引出探针尾部。
探针头部(1)左侧面(4)、右侧面(5)夹角为35°。
探针头部(1)左侧面(4)和右侧面(5)交界的前缘线，与楔顶斜面的夹角为50°。
探针头部(1)的上孔(6)中心线、中孔(9)中心线、温度感受孔(11)中心线在同一个平面上，左侧面(4)、右侧面(5)沿该平面对称，左孔(7)和右孔(8)沿该平面对称分布，探针头部(1)后侧面(13)与该平面垂直。
中孔(9)圆心与楔顶斜面(3)最低点的距离为3毫米。
温度感受孔(11)直径为1毫米，温度感受孔(11)与中孔(9)的距离为1毫米。
探针头部(1)的上孔(6)、左孔(7)、右孔(8)、中孔(9)的直径为0.5毫米。
左孔(7)、右孔(8)、中孔(9)的圆心在同一平面上，左孔(7)圆心与左侧面(4)和右侧面(5)交界的前缘线的距离为3毫米，右孔(9)圆心与左侧面(4)和右侧面(5)交界的前缘线的距离为3毫米。
本发明实施例中介绍的测量超音速三维流场的稳态温度压力组合探针，经过超音速校准风洞标定，可以获得标定数据。实际测量超音速三维流场时，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，利用获得的超音速校准风洞标定数据，进行数据处理，可以获得超音来流稳态温度、总压、静压、偏转角、俯仰角、马赫数和三维速度数据。

Claims (8)

1.一种测量超音速三维流场的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)为楔顶三棱柱结构，探针测量时的探针头部(1)迎风面包括楔顶三棱柱的楔顶斜面(3)、对称的左侧面(4)和右侧面(5)；在探针头部(1)的楔顶斜面(3)上，开有一个压力感受孔，为上孔(6)，在探针头部(1)左侧面(4)、右侧面(5)和两个侧面交界的前缘上各开有1个压力感受孔，分别为左孔(7)、右孔(8)、中孔(9)，这4个互不相通的压力感受孔，分别与4个引压管(10)封装在探针头部(1)内的一端各自连通，在中孔(9)的正下方开有温度感受孔(11)，内装有温度传感器。
2.根据权利要求1所述的一种测量超音速三维流场的稳态温度压力组合探针，其特征在于：探针支杆(2)为柱状结构，可以为圆柱体，也可以为三棱柱，其内部开有圆形通道，与4个压力感受孔分别连通的4支引压管(10)的另一端、温度传感器线缆(12)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所述的一种测量超音速三维流场的稳态温度压力组合探针，其特征在于：探针头部(1)左侧面(4)、右侧面(5)夹角为25°至80°。
4.根据权利要求1所述的一种测量超音速三维流场的稳态温度压力组合探针，其特征在于：探针头部(1)左侧面(4)和右侧面(5)交界的前缘线，与楔顶斜面的夹角为30°至54°。
5.根据权利要求1所述的一种测量超音速三维流场的稳态温度压力组合探针，其特征在于：探针头部(1)的上孔(6)中心线、中孔(9)中心线、温度感受孔(10)中心线在同一个平面上，左侧面(4)、右侧面(5)沿该平面对称，左孔(7)和右孔(8)沿该平面对称分布，探针头部(1)后侧面(13)与该平面垂直。
6.根据权利要求1所述的一种测量超音速三维流场的稳态温度压力组合探针，其特征在于：中孔(9)圆心与楔顶斜面(3)最低点的距离为1毫米至5毫米。
7.根据权利要求1所述的一种测量超音速三维流场的稳态温度压力组合探针，其特征在于：温度感受孔(10)直径为1毫米至2毫米，温度感受孔(10)与中孔(9)的距离为1毫米至3毫米。
8.根据权利要求1所述的一种测量超音速三维流场的稳态温度压力组合探针，其特征在于：探针头部(1)的上孔(6)、左孔(7)、右孔(8)、中孔(9)的直径为0.3毫米至1毫米。
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