CN111089700A - 一种用于亚音速二维流场的多点动态全参数测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于流场测试技术领域，公开了一种用于亚音速二维流场的多点动态全参数测量装置，包括头部、过渡段、支杆，头部与支杆为圆柱形，头部迎风面的总压孔和两个压力感受孔构成三孔结构，背风面开总温孔，总温孔与总压孔背向布置且中心线共线，多个三孔结构及总温孔沿轴向分布且各总压孔中心线方向不尽相同，温度传感器位于总温孔内且前端与头部圆柱面齐平，总压孔和压力感受孔内封装压力传感器，温度、压力传感器线缆经装置内部通道引出。本发明可同时实现总温、总压、静温、静压、马赫数、偏转角、速度、密度等全参数的多点动态测量，总温、总压测量精度高，用于航空发动机进气道多点全参数动态测量以及叶轮机械进、出口和叶排间沿叶高方向多点的全参数动态测量。

Description

一种用于亚音速二维流场的多点动态全参数测量装置

技术领域

本发明涉及流场测试技术领域，特别涉及一种用于亚音速二维流场的多点动态全参数测量装置，用于航空发动机进气道沿一个方向多点的全参数动态测量以及叶轮机械进、出口和叶排间沿叶高方向多点的全参数动态测量。

背景技术

压气机、涡轮、泵、风机、风扇等性能试验需要测量流道内叶片排进口、出口、级间流场参数沿叶片高度方向的分布，现有的探针技术可以实现的方式有以下几种：

采用单点温度压力组合探针，需要借助探针位移机构带动探针在不同的叶高位置分别测量，试验测量时间较长，试验成本较高。且这种方式的多点测量结果并不是同时得到的，如果进行非定常流场的动态测量，各点测得的结果是不能进行对比的，只能实现稳态测量。

由于现有的多点压力探针一般只能实现多点总压测量，不能实现多参数的同时测量，因此，可以采用单点的三孔压力探针和多点总温探针结合的方式测量得到各点参数分布，压力测量时需要借助探针位移机构带动探针在不同的叶高位置分别测量，试验测量时间较长，试验成本较高，测量结果不能同时得到的，也仅适用于稳态测量。此外，这种测量需要保证压力探针和总温探针的测点一致，但一方面，由于安装误差存在，很难情况下探针各测点一致；另一方面，即使不考虑安装误差的存在，由于流场内流动的复杂性和非定常性，两次测量的各点处的流动情况也完全不同，因此也不适用于动态测量；此外，温度和压力分别测量，安装过程繁琐，也增加了试验操作的时间成本和试验的难度。

现有的动态压力探针其总压孔内部型面一般为平直过渡，平直过渡会造成一定的总压损失，导致测量结果不准确；此外，平直过渡会导致流动分离，流动分离产生的波动也会对总压测量结果造成干扰。

现有的可以实现温度参数测量的探针有总温探针和温度压力组合探针两种，按照现有的总温探针设计理念，温度探针精确测量气流总温的关键在于是否能够使气流在测温点绝能滞止，因此，现有的温度探针大多数都是按照温度传感器正对主流的要求设计的，温度探针头部采用滞止罩结构，收集来流，温度传感器放在滞止罩内，其缺点是，第一，温度传感器直接被流体冲刷，易受气流中夹杂的油滴、灰尘等的影响，易损坏；第二，通常通过增大温度传感器的尺寸来提高传感器的强度，再加上滞止罩的尺寸，故探针尺寸较大，这样会使得其空间分辨率较差；第三，气流不敏感角较小，当待测来流的偏转角较大时，气流无法实现充分滞止；第四，温度传感器表面热交换不充分，总温测量误差较大；同时，单独的总温探针也无法实现亚音速流场动态全参数的测量。

也有采用单个温度压力组合探针同时测量流场单点的温度和压力，现有的温度压力组合探针其温度传感器均正对主流，存在上述温度探针的缺点，而且温度、压力测量点测量的不是同一个流线的参数，造成空间分辨率差，引起测量误差，因此，在温度测量方面存在上述问题，难以满足亚音速流场二维动态全参数精确测量的需求，因此，急需一种用于亚音速二维流场的多点动态全参数测量装置，用于航空发动机进气道沿径向多点以及叶轮机械进、出口和叶排间沿叶高方向多点的总温、总压、静温、静压、马赫数、偏转角、速度、密度等全参数的动态精确测量。

在外界的干扰下，压力传感器的输出量会发生与输入量无关的、不需要的变化，即漂移。漂移包括零点漂移和灵敏度漂移等。零点漂移或灵敏度漂移又可分为时间漂移和温度漂移，时间漂移是指在规定的条件下零点或灵敏度随时间的缓慢变化，温度漂移为环境温度变化而引起的零点或灵敏度的漂移。温度漂移是造成压力传感器测量误差的主要原因之一。不同压力传感器零点输出电压都随温度变化并且其变化趋势和变化幅度各有差异，因此针对某一特定的压力传感器的零点漂移进行温度修正是保证压力测量准确性的必要条件。而现有的多点测量探针仅能测量总压而不能测量得到总温、静温参数，因此无法及时地对压力传感器进行修正，不能保证压力测量结果的准确性。

航空发动机进气道、压气机、风扇等机匣内壁面附面层，受转子旋转、动静叶片排的交错排列以及叶顶间隙泄漏流和附面层的相互作用的影响，其内流动十分复杂，而现有的测量附面层内参数的探针均为稳态探针，不能实现附面层内全参数的动态测量。同时，由于附面层厚度较薄，目前常分开采用附面层压力探针、温度探针、热线风速仪分别测量附面层内总压、温度及速度参数，也即分开使用单个探针测量单一参数，这样的测量方式一方面会对薄的附面层流场造成较大的干扰，另一方面增加了测试的复杂程度及试验测试的成本，最重要的是不同探针测得的流动参数无法保证来自同一流线，那么组合计算速度等参数时会带来额外的误差，从而降低试验测试的精度。

现有的多点全参数动态测量技术存在以下几点不足：1、采用单点测量探针进行多点测量时，现有的单点测量探针无论是压力探针还是温度压力组合探针都存在需要借助探针位移机构带动探针在不同的叶高位置分别测量，试验测量时间较长，试验成本较高和不能用于复杂流场动态测量的问题；2、现有的多点测量的探针仅能实现总压稳态测量，不能实现总温、总压、静温、静压、马赫数、偏转角、速度、密度等全参数的多点测量，也不能实现动态测量；3、现有的动态压力探针其总压孔内部型面一般为平直过渡，平直过渡造成一定的总压损失，导致动态测量结果不准确；此外，平直过渡会导致流动分离，流动分离产生的波动也会对动态总压测量结果造成干扰；4、现有的总温和温度压力组合探针在温度测量方面存在温度传感器正对主流直接被流体冲刷，易受气流中夹杂的油滴、灰尘等的影响，易损坏、探针尺寸较大，空间分辨率较差、气流不敏感角较小，当待测来流的偏转角较大时，气流无法实现充分滞止、温度传感器表面热交换不充分，总温测量误差较大的问题，同时，单独的总温探针也无法实现亚音速流场动态全参数的测量；5、现有的多点测量探针仅能测量总压而不能测量得到总温、静温参数，因此无法及时地对压力传感器进行修正，不能保证压力测量结果的准确性6、现有的测量附面层内参数的探针均为稳态探针，不能实现附面层内全参数的动态测量，采用多个探针分别测量各参数会对薄的附面层流场造成较大的干扰，增加了测试的复杂程度及试验测试的成本，同时，不同探针测得的流动参数无法保证来自同一流线，降低了试验测试的精度。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种用于亚音速二维流场的多点动态全参数测量装置，目的在于解决以下问题：目前亚音速二维流场的多点动态全参数测量领域存在的单点测量探针进行多点测量时的测量时间较长、试验成本较高和不能用于复杂流场动态测量；多点测量的探针仅能实现总压稳态测量，不能实现对压力传感器零点温度漂移的修正也不能实现总温、总压、静温、静压、马赫数、偏转角、速度、密度等全参数的多点动态测量；动态压力探针其总压孔内部型面的平直过渡造成一定的总压损失，导致测量结果不准确；现有的总温和温度压力组合探针在温度测量方面存在温度传感器正对主流直接被流体冲刷，易受气流中夹杂的油滴、灰尘等的影响而损坏、探针尺寸较大导致空间分辨率较差、气流不敏感角较小导致气流无法实现充分滞止、温度传感器表面热交换不充分引起总温测量误差较大；单独的总温探针无法实现亚音速流场动态全参数测量；现有的测量附面层内参数的探针均为稳态探针，不能实现附面层内全参数的动态测量，采用多个探针分别测量各参数会对薄的附面层流场造成较大的干扰，增加了测试的复杂程度及试验测试的成本，同时，不同探针测得的流动参数无法保证来自同一流线，降低了试验测试的精度。

本发明中，总温孔分布与总压孔互成180°且中心线共线，摒弃了传统的总温探针设计理念，没有按照温度传感器正对主流、采用滞止罩使气流滞止以实现总温测量的方法进行设计，而是基于申请人多年的研究，创造性地提出了温度传感器放置在头部背风面的布局和结构设计，并且温度感受器正对压力感受中孔，有效减小了气流对温度传感器的冲刷及气流中夹杂的油滴、灰尘等对温度传感器的影响，使得采用尺寸极小的温度传感器成为可能，提高了温度传感器的使用寿命；有效减小了头部尺寸，提高了探针空间分辨率；加强了气流与温度传感器的对流换热，在较大的偏转角范围内温度恢复系数高且稳定；同时，温度传感器与压力传感器所测参数为同一流线的参数，可以对所使用的压力传感器的零点漂移进行温度修正，从而保证了压力测量的准确性。

本发明的头部设有多点总温孔和用于压力测量的“三孔结构”，温度传感器和压力传感器均为动态传感器，单独使用本装置即可实现同时动态测量多点的总温、总压、静温、静压、马赫数、偏转角、速度、密度等全参数，不需要借助探针位移机构带动探针在不同的叶高位置分别测量，节省试验时间，头部尺寸很小且最顶部和底部的测孔靠近端部，可以用于附面层参数的测量。

本发明总压孔采用微损收敛曲面光滑过渡，与现有的动态总压探针的平直过渡段相比，可以在较宽的偏转角范围内收敛时减少总压损失和流动分离，减小因压力感受孔结构带来的压力波动，提高总压测量的精度，总温孔采用圆台形状孔，可以在较大的偏转角范围内具有温度恢复系数高且稳定，有利于加强气流与温度传感器的对流换热，本发明温度传感器前端与头部圆柱面齐平，即温度传感器所在测点恰好位于头部圆柱面，可以充分利用头部绕流特性，实现温度精确测量。

为了解决上述技术问题，本发明所提供的一种用于亚音速二维流场的多点动态全参数测量装置，其特征在于，包括头部(1)、过渡段(2)、支杆(3)，头部(1)与支杆(3)均为圆柱形，头部(1)迎风面表面开有总压孔(7)，总压孔(7)中心线垂直于头部(1)中心线，总压孔(7)两侧各有一个压力感受孔(8)，总压孔(7)与其两侧的压力感受孔(8)均呈15°～16°夹角且总压孔(7)与其两侧的压力感受孔(8)的中心线在一个平面上，构成三孔结构，头部(1)背风面开有总温孔(9)，总温孔(9)与总压孔(7)互成180°且中心线共线，温度传感器(6)位于总温孔内，总压孔(7)和压力感受孔(8)内各自封装有压力传感器(11)，装置头部开有传感器线缆引出通道(12)，压力传感器线缆(4)和温度传感器线缆(5)经该通道由装置尾部引出；

进一步，至少有5个上述三孔结构和至少5个总温孔(9)沿头部(1)不同轴向位置分布，分布规律可以为均匀分布，相邻两孔中心线的轴向距离为0.3～0.9mm；也可以呈现中间疏两边密的分布规律，头部顶部第一个总压孔(7)和第二个总压孔(7)中心线之间的轴向距离为0.3～1.1mm，头部底部第一个总压孔(7)与第二个总压孔(7)中心线之间的轴向距离为0.3～1.1mm，其余相邻两孔中心线之间的轴向距离为0.5～1.2mm；头部最顶部和最底部的总压孔中心线到端部轴向距离取0.5～1mm，各总压孔的中心线方向不尽相同，分布在180°范围内，第一个总压孔和最后一个总压孔的中心线平行；

进一步，所述的总压孔(7)采用微损收敛曲面光滑过渡，该曲面的型面曲线满足以下方程：

式中，R₂为出口半径，L为测压中孔进口段长度，R₁为进口半径，x_m为前后两段的连接点坐标，x_m选取0.3。

微损收敛曲面进口直径为0.2～0.5mm，微损收敛曲面出口直径0.1～0.25mm,微损收敛曲面出口与传感器线缆引出通道(12)相连，压力感受孔直径为0.1～0.2mm，压力感受孔与传感器线缆引出通道(12)连通；

进一步，所述总温孔(9)为在头部圆柱面上开的圆台形状的孔，孔进口处直径为0.4～0.8mm，出口处直径为进口处直径的0.5～0.6倍，孔出口与传感器线缆引出通道(12)连通；

进一步，所述的温度传感器(6)前端与头部圆柱面齐平，采用绝热绝缘密封件(10)固定在测温孔内，总压孔(7)内的压力传感器最前端与微损收敛曲面出口齐平，压力感受孔内的压力传感器与压力感受孔进口的距离为0.5～1.5mm，温度传感器线缆与压力传感器线缆经探针内部传感器线缆引出通道(12)引出；

进一步，所述头部(1)直径为2～6mm，传感器线缆引出通道(12)直径为头部(1)直径的0.5～0.6倍；

进一步，所述温度传感器(6)可以为热电阻、热电偶或光纤温度传感器；

进一步，经过风洞标定、校准和数据处理，本发明的一种用于亚音速二维流场的多点动态全参数测量装置可以同时实现总温、总压、静温、静压、马赫数、偏转角、速度、密度等全参数的多点动态测量，且具有较高的总温、总压测量精度。

本发明创造具有的优点和积极效果是：

有益效果一：与现有技术相比，本发明温度传感器背对主流，位于头部背风面的低速分离区，首先减小了气流对温度传感器的冲刷，同时减少了气流中夹杂的油滴、灰尘等对温度传感器的影响，有效提高了温度传感器的使用寿命；第二，对温度传感器的强度要求较低，温度传感器的尺寸可以较小，有效减小了头部尺寸，再加上总温孔和总压孔背向布置可以充分利用空间，也有利于减小头部尺寸，因此，其空间分辨率高；第三，分离低速区的范围较大，分离区内的对涡有效加强了气流与温度传感器的换热，因此测量时在较大的偏转角范围内温度恢复系数高且稳定；第四，温度传感器置于流场中，与流场之间无遮挡，其响应时间快；第五，本发明温度传感器前端与头部圆柱面齐平，即温度传感器所在测点恰好位于头部圆柱面，可以充分利用头部绕流特性，实现温度精确测量。

有益效果二：本发明的头部设有多点总温孔和用于压力测量的“三孔结构”，总温孔分布与总压孔互成180°且中心线共线，总温孔所测总温与总压孔所测总压是同一流线的，温度传感器和压力传感器均选用动态传感器，因此，单独采用本装置即可实现总温、总压、静温、静压、马赫数、偏转角、速度、密度等全参数的多点同步动态测量，针对复杂非定常流场多点全参数测量既不需要分别安装温度探针和压力探针实现全参数测量，也不需要借助探针位移机构带动探针在不同的叶高位置分别测量，节省试验时间。

有益效果三：本发明总压孔采用微损收敛曲面光滑过渡，与现有的动态总压探针的平直过渡段相比，可以在较宽的偏转角范围内收敛时减少总压损失和流动分离，提高总压测量的精度，总温孔采用圆台形状孔，可以在较大的偏转角范围内具有温度恢复系数高且稳定，有利于加强气流与温度传感器的对流换热。

有益效果四：温度漂移是造成压力传感器测量误差的主要原因之一，不同压力传感器零点输出电压都随温度变化并且其变化趋势和变化幅度各有差异，本发明装置可以测量得到总温和静温参数，且总温孔与总压孔互成180°分布且中心线共线，温度传感器与压力传感器所测参数为同一流线的参数，可以对所使用的压力传感器的零点漂移进行温度修正，从而保证了压力测量的准确性。

有益效果五：本发明头部尺寸可以很小，因此还可用于附面层参数测量又因为本发明可同时实现总温、总压、静温、静压、马赫数、偏转角、速度、密度等全参数的动态测量且具有较高的总温、总压测量精度，因此使用本发明进行附面层参数测量时不需要使用多个探针多次测量得到流场全参数，减少了对较薄附面层的干扰；本发明实现的是附面层全参数的动态测量，因此，针对受转子旋转、动静叶片排的交错排列以及叶顶间隙泄漏流等影响造成的流动复杂的附面层可以实现动态全参数的测量。

本发明具有以下优点：单独使用本发明装置可同时实现总温、总压、静温、静压、马赫数、偏转角、速度、密度等全参数的多点动态测量且具有较高的总温、总压测量精度。

附图说明

图1是本发明探针实施例一结构的正视图。

图2是本发明探针实施例一结构的后视图剖面图。

图3是本发明探针实施例一结构的总压孔、总温孔结构局部放大图。

图4是本发明探针实施例一结构的A-A截面剖面示意图。

图5是本发明探针实施例一中总压孔型面曲线定义图。

图6是本发明实施例一中装置安装示意图。

图7是本发明探针实施例二结构的正视图。

图8是本发明探针实施例二结构的后视图剖面图。

图9是本发明探针实施例二结构的总压孔、总温孔结构局部放大图。

图10是本发明探针实施例二结构的A-A截面剖面示意图。

图11是本发明探针实施例二中总压孔型面曲线定义图。

图12是本发明实施例二中装置安装示意图。

附图中标记及相应零部件以及表面名称：包括1-头部；2-过渡段；3-支杆；4-压力传感器线缆；5-温度传感器线缆；6-温度传感器；7-总压孔；8-压力感受孔；9-总温孔；10-绝热绝缘密封件；11-压力传感器；12-传感器线缆引出通道。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

实施例一：

本发明可以应用于发动机进口沿径向多点的全参数动态测量，此时可以选择测点均匀分布的，在发动机进口安装时，由于安装空间限制较小，兼顾探针强度，可以选择尺寸稍大的探针结构，安装图如图6所示。选用的结构方案如下：

如图1、图2、图3、图4所示，本实施例介绍了一种用于亚音速二维流场的多点动态全参数测量装置，包括头部(1)、过渡段(2)、支杆(3)，头部(1)与支杆(3)均为圆柱形，头部(1)迎风面表面开有总压孔(7)，总压孔(7)中心线垂直于头部(1)中心线，总压孔(7)两侧各有一个压力感受孔(8)，总压孔(7)与其两侧的压力感受孔(8)均呈15°夹角且总压孔(7)与其两侧的压力感受孔(8)的中心线在一个平面上，构成三孔结构，头部(1)背风面开有总温孔(9)，总温孔(9)与总压孔(7)互成180°且中心线共线，温度传感器(6)位于总温孔内，总压孔(7)和压力感受孔(8)内各自封装有压力传感器(11)，装置头部开有传感器线缆引出通道(12)，压力传感器线缆(4)和温度传感器线缆(5)经该通道由装置尾部引出；

本实施例中，5个上述三孔结构和5个总温孔(9)沿头部(1)不同轴向位置分布，分布规律可以为均匀分布，相邻两孔中心线的轴向距离为0.4mm，头部最顶部和最底部的总压孔中心线到端部轴向距离取0.5mm，各总压孔的中心线方向不尽相同，分布在180°范围内，第一个总压孔和最后一个总压孔的中心线平行；

所述的总压孔(7)采用微损收敛曲面光滑过渡，图5是该型面曲线的定义图，该曲面的型面曲线满足以下方程：

式中，R₂为出口半径，L为测压中孔进口段长度，R₁为进口半径，x_m为前后两段的连接点坐标，x_m选取0.3。

微损收敛曲面进口直径为0.3mm，微损收敛曲面出口直径0.15mm,微损收敛曲面出口与传感器线缆引出通道(12)相连，压力感受孔直径为0.15mm，压力感受孔与传感器线缆引出通道(12)连通；

所述总温孔(9)为在头部圆柱面上开的圆台形状的孔，孔进口处直径为0.5mm，出口处直径为进口处直径的0.5倍，孔出口与传感器线缆引出通道(12)连通；

所述的温度传感器(6)前端与头部圆柱面齐平，采用绝热绝缘密封件(10)固定在测温孔内，总压孔(7)内的压力传感器最前端与微损收敛曲面出口齐平，压力感受孔内的压力传感器与压力感受孔进口的距离为1mm，温度传感器线缆与压力传感器线缆经探针内部传感器线缆引出通道(12)引出；

本实施例中，所述头部(1)直径为4mm，传感器线缆引出通道(12)直径为头部(1)直径的0.5倍；

本实施例中，所述温度传感器(6)可以为热电阻、热电偶或光纤温度传感器。

实施例二：

本发明可以应用于压气机级间沿叶高方向多点的总温、总压、静温、静压、马赫数、偏转角、速度、密度等全参数的动态测量，安装图如图12所示，发动机级间沿叶高方向气流方向相差很大，局部气流的偏转角会超过探头测量的不敏感角，造成较大的测量误差，在叶片尖部、根部，靠近附面层，总压梯度很大，因此需要选用总压孔两边密中间疏的分布方式。头部直径也应选择较小尺寸，一方面便于在叶排间的狭窄区域安装，另一方面也尽量减小对附面层的影响，选用的探针结构方案如下：

如图7、图8、图9、图10所示，本实施例介绍了一种用于亚音速二维流场的多点动态全参数测量装置，包括头部(1)、过渡段(2)、支杆(3)，头部(1)与支杆(3)均为圆柱形，头部(1)迎风面表面开有总压孔(7)，总压孔(7)中心线垂直于头部(1)中心线，总压孔(7)两侧各有一个压力感受孔(8)，总压孔(7)与其两侧的压力感受孔(8)均呈15°夹角且总压孔(7)与其两侧的压力感受孔(8)的中心线在一个平面上，构成三孔结构，头部(1)背风面开有总温孔(9)，总温孔(9)与总压孔(7)互成180°且中心线共线，温度传感器(6)位于总温孔内，总压孔(7)和压力感受孔(8)内各自封装有压力传感器(11)，装置头部开有传感器线缆引出通道(12)，压力传感器线缆(4)和温度传感器线缆(5)经该通道由装置尾部引出；

本实施例中，5个上述三孔结构和5个总温孔(9)沿头部(1)不同轴向位置分布，呈现中间疏两边密的分布规律，头部顶部第一个总压孔(7)和第二个总压孔(7)中心线之间的轴向距离为0.3mm，头部底部第一个总压孔(7)与第二个总压孔(7)中心线之间的轴向距离为0.3mm，其余相邻两孔中心线之间的轴向距离为0.5mm；头部最顶部和最底部的总压孔中心线到端部轴向距离取0.5mm，各总压孔的中心线方向不尽相同，分布在180°范围内，第一个总压孔和最后一个总压孔的中心线平行；

所述的总压孔(7)采用微损收敛曲面光滑过渡，图11是该型面曲线的定义图，该曲面的型面曲线满足以下方程：

式中，R₂为出口半径，L为测压中孔进口段长度，R₁为进口半径，x_m为前后两段的连接点坐标，x_m选取0.3。

微损收敛曲面进口直径为0.2mm，微损收敛曲面出口直径0.1mm,微损收敛曲面出口与传感器线缆引出通道(12)相连，压力感受孔直径为0.1mm，压力感受孔与传感器线缆引出通道(12)连通；

所述总温孔(9)为在头部圆柱面上开的圆台形状的孔，孔进口处直径为0.4mm，出口处直径为进口处直径的0.5倍，孔出口与传感器线缆引出通道(12)连通；

所述的温度传感器(6)前端与头部圆柱面齐平，采用绝热绝缘密封件(10)固定在测温孔内，总压孔(7)内的压力传感器最前端与微损收敛曲面出口齐平，压力感受孔内的压力传感器与压力感受孔进口的距离为0.5mm，温度传感器线缆与压力传感器线缆经探针内部传感器线缆引出通道(12)引出；

本实施例中，所述头部(1)直径为2mm，传感器线缆引出通道(12)直径为头部(1)直径的0.5倍；

本实施例中，所述温度传感器(6)可以为热电阻、热电偶或光纤温度传感器。

虽然描述了优选实施例，但是可对实施例进行各种改动或者替换，而不偏离本发明的精神和范围。因此，可以理解本发明是以示例性方式而不是限制性方式进行描述。

Claims (1)

1.一种用于亚音速二维流场的多点动态全参数测量装置，其特征在于，包括头部(1)、过渡段(2)、支杆(3)，头部(1)与支杆(3)均为圆柱形，头部(1)迎风面表面开有总压孔(7)，总压孔(7)中心线垂直于头部(1)中心线，总压孔(7)两侧各有一个压力感受孔(8)，总压孔(7)与其两侧的压力感受孔(8)均呈15°～16°夹角且总压孔(7)与其两侧的压力感受孔(8)的中心线在一个平面上，构成三孔结构，头部(1)背风面开有总温孔(9)，总温孔(9)与总压孔(7)互成180°且中心线共线，温度传感器(6)位于总温孔内，总压孔(7)和压力感受孔(8)内各自封装有压力传感器(11)，装置头部开有传感器线缆引出通道(12)，压力传感器线缆(4)和温度传感器线缆(5)经该通道由装置尾部引出；

至少有5个上述三孔结构和5个总温孔(9)沿头部(1)不同轴向位置分布，分布规律可以为均匀分布，相邻两孔中心线的轴向距离为0.3～0.9mm；也可以呈现中间疏两边密的分布规律，头部顶部第一个总压孔(7)和第二个总压孔(7)中心线之间的轴向距离为0.3～1.1mm，头部底部第一个总压孔(7)与第二个总压孔(7)中心线之间的轴向距离为0.3～1.1mm，其余相邻两孔中心线之间的轴向距离为0.5～1.2mm；头部最顶部和最底部的总压孔中心线到端部轴向距离取0.5～1mm，各总压孔的中心线方向不尽相同，分布在180°范围内，第一个总压孔和最后一个总压孔的中心线平行；

所述的总压孔(7)采用微损收敛曲面光滑过渡，该曲面的型面曲线满足以下方程：

式中，R₂为出口半径，L为测压中孔进口段长度，R₁为进口半径，x_m为前后两段的连接点坐标，x_m选取0.3；

微损收敛曲面进口直径为0.2～0.5mm，微损收敛曲面出口直径0.1～0.25mm,微损收敛曲面出口与传感器线缆引出通道(12)相连，压力感受孔直径为0.1～0.2mm，压力感受孔与传感器线缆引出通道(12)连通；

所述总温孔(9)为在头部圆柱面上开的圆台形状的孔，孔进口处直径为0.4～0.8mm，出口处直径为进口处直径的0.5～0.6倍，孔出口与传感器线缆引出通道(12)连通；

所述的温度传感器(6)前端与头部圆柱面齐平，采用绝热绝缘密封件(10)固定在测温孔内，总压孔(7)内的压力传感器最前端与微损收敛曲面出口齐平，压力感受孔内的压力传感器与压力感受孔进口的距离为0.5～1.5mm，温度传感器线缆与压力传感器线缆经探针内部传感器线缆引出通道(12)引出；

所述头部(1)直径为2～6mm，传感器线缆引出通道(12)直径为头部(1)直径的0.5～0.6倍；

所述温度传感器(6)可以为热电阻、热电偶或光纤温度传感器；

通过校准风洞对探针进行标定，获得探针校准曲线；实际测量中，基于每个轴向位置的三个压力传感器和温度传感器测得的数据，再根据校准风洞标定获得的校准系数曲线及公式，通过数据处理，可以同时得到被测亚音速二维流场多点动态的总温、总压、静温、静压、马赫数、偏转角、速度、密度等全参数且具有较高的总温、总压测量精度。

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