CN112362226A - 一种自适应气流总静压测量系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种自适应气流总静压测量系统，特别适用于流动方向不明确流场中的气流总静压测量，属于复杂流场气流测量领域。本发明采用自适应式总静压测量方法，将总静压测量集成在一起，设计合理，能够准确地将总压测点对准关注测点的复杂流场的来流方向，同时获取该流场的静压值。本发明装置用于测量复杂流场中的总静压信息，将本装置安装在测试流场中，可自动对准来流方向，减小甚至避免气流不敏感角带来的影响，保证气流的总静压值在未知来流时均能准确测量。本发明具有自动对准、结构简单、安装容易、高度可调、实用性好等优点，能够解决复杂流场中不确定来流方向的总压及静压的测算问题。

Description

一种自适应气流总静压测量系统
技术领域
本发明涉及一种自适应气流总静压测量系统，特别适用于流动方向不明确流场中的气流总静压测量，属于复杂流场气流测量领域。
背景技术
在航空、航天、气象等多个领域，很多时候需要测量气流的流动状态，包括气流速度大小以及气流方向。当气流方向已知的时候，气流总压和静压的测量比较容易，但是当气流方向未知的时候，气流总压和静压往往难以测量。
总压的定义为气流在速度等熵滞止到零的压力，也称滞止压力。因此，总压的测量要求关键问题是总压测量器件要对准气流方向，且总压测量器件对气流方向越不敏感越好，即总压测量器件的不敏感偏流角越大，对测量越有利。目前球形总压探针的不敏感角最大，约为±30°。静压的定义为运动气流中气体本身的热力学压力，当感受器在气流中与气流以相同的速度运动时，感受到的就是气流的静压。可见偏流角对静压测量更敏感，所以静压测量比总压测量更困难。从总压和静压的测量原理可以看出，总静压测量器件对气流方向都很敏感。
目前国内外对于气流总压的测量主要通过各种形式的总压探针，结构形式包括L型、套筒型以及球形的单点式及多点式；对于气流静压的测量主要通过壁面静压孔法及静压管法，包括L型、圆盘型以及带导流管型的静压管；皮托管是测量气流总压和静压以确定气流速度的一种管状装置，由法国H.皮托发明而得名。严格地说，皮托管仅测量气流总压，又名总压测量器件；同时测量总压、静压的称为风速管，但习惯上多把风速管称作皮托管。无论是用总压探针还是用皮托管，都需要将其正对测点，这在实际中很难实现。
发明内容
本公开的一种自适应气流总静压测量系统要解决的技术问题是：实现复杂流场中不确定来流方向的总压及静压的测算问题。具有自动对准、结构简单、安装容易、高度可调、实用性好等优点。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的。
一种自适应气流总静压测量系统，主要由感压头部、水平杆、引压管、尾翼、支杆、底座、采集系统组成。
感压头部为子弹头形状，头部正对前方为总压孔，静压孔分别平行对称设置在感压头部的上下部位。用总压引压管和静压引压管将总静压值引出到采集系统。感压头部与尾翼分别位于水平杆的两端，支杆与水平杆固连，中部预留有总静压管走线空间。所述支杆位于水平杆的重心位置处；支杆通过调高旋钮和高度固定孔与外套管相连实现高度调节与固定，外套管通过铰链轴与底座铰链实现旋转。底座通过安装螺栓固定在所试流场地面。
所述感压头部、水平杆和尾翼组成了角度调节自适应系统；所述角度调节自适应系统的头部面积较小，尾部的尾翼受风面积较大，能够感受到风压不相等，垂直于尾翼的风压产生风压力矩，使角度调节自适应系统绕支杆旋转，进而实现自适应调节的总压和静压测量；
所述感压头部包括总压孔、静压孔。所述引压管包括总压引压管、静压引压管。
有益效果
1、本发明属于复杂流场中气流方向未知时的气流总静压测量装置。航空发动机在室内试车台试车、大型飞行器在风洞吹风试验时，试验间流场气流情况复杂，气流方向复杂多变，在某些关注的点事先无法预知来流方向，因此在这一位置上也就无法精确安装总压或静压探针，从而导致气流的关键参数总静压值难以准确测量，即使采用不敏感角很大的压力探针也无济于事。因此对于复杂流场的气流总静压值的实时准确测量是一项重要的研究内容。本发明首次提出自适应气流总静压实时测量方法，对复杂流场中某一关注点的关键参数进行测算。
2、本发明的一种自适应气流总静压测量系统，突出的采用自适应式总静压测量方法，该方法将风标原理应用于总静压探针的设计，将总静压测量集成在一起，设计合理巧妙，能够准确地将总压测点对准关注点的复杂流场的来流方向，同时获取该点的静压值。且该装置可多次重复利用，可移动且高度可调，实用性好。
附图说明
图1本发明的一种自适应气流总静压测量系统方法示意图；
图2一种自适应气流总静压测量系统结构图；
其中：1—总压孔、2—静压孔、3—感压头部、4—静压引压管、5—总压引压管、6—水平杆、7—尾翼、8—调高旋钮、9—支杆；10—外套管、11—铰链轴、12—底座、13—安装螺栓、14—底座俯视图、15—采集系统、16—高度固定孔。
具体实施方式
为了更好的说明本发明的目的和优点，下面结合附图和实例对发明内容做进一步说明。
以复杂流场内某点总静压值现场测试试验为例，对一种自适应气流总静压测量系统进行说明。
如图2所示，本实施例公开的一种自适应气流总静压测量系统，主要由感压头部3、水平杆6、静压引压管4、总压引压管5、尾翼7、支杆9、底座12、采集系统15组成。
感压头部为子弹头形状，头部正对前方为总压孔，静压孔分别平行对称设置在感压头部的上下部位。用总压引压管和静压引压管将总静压值引出到采集系统。感压头部与尾翼分别位于水平杆的两端，支杆与水平杆固连，中部预留有总静压管走线空间。所述支杆位于水平杆的重心位置处；支杆通过调高旋钮和高度固定孔与外套管相连实现高度调节与固定，外套管通过铰链轴与底座铰链实现旋转。底座通过安装螺栓固定在所试流场地面。
所述感压头部、水平杆和尾翼组成了角度调节自适应系统；所述角度调节自适应系统的头部面积较小，尾部的尾翼受风面积较大，能够感受到风压不相等，垂直于尾翼的风压产生风压力矩，使角度调节自适应系统绕支杆旋转，进而实现自适应调节的总压和静压测量。
所述感压头部包括总压孔、静压孔。所述引压管包括总压引压管、静压引压管。
测量方法：
步骤一、搭建一种自适应气流总静压测量系统：根据需要确定流场测压位置，固定底座位置，调整支杆高度。
步骤二、连接现场气路。气路连接分为两路，一路为总压信号，一路为静压信号。分别将总静压信号与采集系统相连。
步骤三、将感压头部尽量对准来流方向，开始测试，来流方向变化时感压头部会通过尾翼和支杆的转动保持一直正对来流方向。
步骤四、通过数据采集系统采集压力信号，并进行数据处理。
以上所述的具体描述，对发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种自适应气流总静压测量系统，其特征在于：主要由感压头部、水平杆、引压管、尾翼、支杆、底座、采集系统组成；
感压头部为子弹头形状，头部正对前方为总压孔，静压孔分别平行对称设置在感压头部的上下部位；用总压引压管和静压引压管将总静压值引出到采集系统；感压头部与尾翼分别位于水平杆的两端，支杆与水平杆固连，中部预留有总静压管走线空间；所述支杆位于水平杆的重心位置处；支杆通过调高旋钮和高度固定孔与外套管相连实现高度调节与固定，外套管通过铰链轴与底座铰链实现旋转；底座通过安装螺栓固定在所试流场地面；
所述感压头部、水平杆和尾翼组成了角度调节自适应系统；所述角度调节自适应系统的头部面积较小，尾部的尾翼受风面积较大，能够感受到风压不相等，垂直于尾翼的风压产生风压力矩，使角度调节自适应系统绕支杆旋转，进而实现自适应调节的总压和静压测量。
2.如权利要求1所述的自适应气流总静压测量系统，其特征在于：所述感压头部包括总压孔和静压孔；所述引压管包括总压引压管和静压引压管。
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