CN219736607U - 一种加装外层滞止罩的铂电阻总温探针头部 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及总温测试技术领域，具体涉及一种加装外层滞止罩的铂电阻总温探针头部。为了解决现有总温探针头部测量精度不足、不敏感角范围窄的问题，采用铂电阻替代热电偶作为感温元件，传感器精度更高；相应地改进滞止罩的结构，在单层滞止罩的基础上加装外层滞止罩，虽然头部尺寸增大，但测量空间分辨率基本没有改变；采用双层滞止罩能够提高气流的滞止效果，显著降低速度误差；外层滞止罩内的气流可以对支杆进行加热，显著降低导热误差；两层滞止罩的出气口轴线相互垂直，使外层滞止室内的气流充分加热内层滞止罩壁面，降低传感器与滞止罩壁面的温差，从而减小辐射误差；内层滞止罩进口开设进气槽，有效拓宽总温测量的不敏感角范围。
Description
技术领域
本发明涉及总温测试技术领域，特别涉及一种基于铂电阻传感器、内层滞止罩进口开设进气槽并加装外层滞止罩的总温探针头部。
背景技术
对于航空发动机的压气机部件，等熵效率是重要的性能参数，其能够衡量压气机的先进性和经济性。通常在压气机部件实验中，采用温升法或扭矩法测量等熵效率，对于单级压气机等熵效率，只能采用温升法进行测量。温升法测量压气机等熵效率的计算公式如下：
其中ηc表示压气机等熵效率，Tt1和Tt2分别表示压气机进、出口总温，πc表示压气机总压比，k表示比热比。对于温升法测量等熵效率而言，进出口温升越小，精确测量等熵效率的难度越大，其主要原因在于进出口温升相对测量误差较大。
总温探针测量气流总温的性能通常采用总温恢复系数r来评价，其定义为：
Tg表示探针测得温度，Tt表示来流总温，Ts表示来流静温，由于气流绕流总温探针时存在一定的滞止效应，却又不能完全滞止，而且受限于传感器精度、支杆导热和辐射作用的影响，恒有Tt>Tg>Ts成立。由此可知，探针测得温度与来流总温越接近，总温恢复系数越接近于1，总温探针的性能越好。
通常采用热电偶总温探针进行压气机流场总温测量，其主要存在三个方面的缺陷：其一，热电偶传感器精度较差；其二，在气流速度较高时，常规总温探针采用的单层滞止罩难以避免较大的速度误差，并且在气流角增大时总温恢复系数大大降低；其三，总温测量虽然在与外界环境温度差别不大的流场中进行，但仍存在一定的导热误差和辐射误差。因此，急需发展能够在小温升压气机性能测试中进行总温高精度测量、具有宽不敏感角范围的总温探针头部。
发明内容
针对现有技术上的缺陷，本发明的核心目的在于，提供一种基于铂电阻传感器、内层滞止罩进口开设进气槽并加装外层滞止罩的总温探针头部，以解决现有总温探针头部测量精度不足、不敏感角范围窄的问题。
为了解决上述技术问题，采用铂电阻替代热电偶作为感温元件，传感器精度更高；相应地改进滞止罩的结构，在单层滞止罩的基础上加装外层滞止罩，结构上便于加工和改装，虽然头部尺寸增大，但测量空间分辨率基本没有改变；气流由内层滞止罩进口流入内层滞止室，在传感器附近发生第一次滞止，然后由内层滞止罩根部的出气孔流入外层滞止室，发生第二次滞止，最后由外层滞止罩顶部的出口流出，发生第三次滞止，因此双层滞止罩结构能够提高气流的滞止效果，显著降低速度误差；外层滞止罩内的气流可以对接触的支杆区域进行加热，显著降低导热误差；两层滞止罩出气口的轴线十字交叉放置，使外层滞止室内的气流充分加热内层滞止罩壁面，降低传感器与滞止罩壁面的温差，从而减小辐射误差；内层滞止罩进口开设进气槽，能够有效拓宽总温测量的不敏感角范围。其特征在于：由铂电阻(1)、内层滞止罩(2)和外层滞止罩(3)组成；铂电阻(1)作为总温探针的感温元件，可根据具体环境选择铠装或裸装的型式；内层滞止罩(2)进口沿周向均匀开设多个进气槽(4)；内层滞止罩(2)靠近底面的侧壁上沿竖直方向开设2个内出气孔(5)；外层滞止罩(3)靠近顶面的侧壁上沿水平方向开设2个外出气孔(6)。
优选地，内层滞止罩(2)外径为其长度的7/16至9/16，内层滞止罩(2)内径为其外径的11/16至13/16。
优选地，内层滞止罩(2)进口周向均匀布置的进气槽(4)个数为2至8个，进气槽(4)长度为内层滞止罩(2)长度的3/16至5/16，进气槽(4)宽度为内层滞止罩(2)外径的3/32至5/32。
优选地，内层滞止罩(2)侧壁上沿竖直方向开设2个内出气孔(5)，内出气孔(5)直径为内层滞止罩(2)外径的3/16至5/16，内出气孔(5)轴线和内层滞止罩(2)底面的距离为内层滞止罩(2)长度的3/32至5/32。
优选地，外层滞止罩(3)长度为内层滞止罩(2)长度的19/32至21/32，外层滞止罩(3)外径为内层滞止罩(2)外径的11/8至13/8倍，外层滞止罩(3)内径为其外径的19/24至7/8。
优选地，外层滞止罩(3)侧壁上沿水平方向开设2个外出气孔(6)，外出气孔(6)直径为外层滞止罩(3)外径的1/8至5/24，外出气孔(6)轴线和外层滞止罩(3)内顶面的距离为外层滞止罩(3)长度的3/20至1/4。
优选地，铂电阻(1)浸入内层滞止罩(2)的长度为内层滞止罩(2)长度的1/2至3/4，铂电阻(1)直径为内层滞止罩(2)内径的7/12至3/4。
与现有技术相比，本发明的一种加装外层滞止罩的铂电阻总温探针头部，由于采用铂电阻和双层滞止罩，与现有的采用热电偶和单层滞止罩的总温探针相比，有效提高传感器精度，减小速度误差、导热误差和辐射误差，总温测量精度更高；在单层滞止罩的基础上加装外层滞止罩，结构上便于加工和改装，虽然头部尺寸增大，但测量空间分辨率基本没有改变；内层滞止罩进口开设进气槽，有效拓宽了总温探针的气流不敏感角范围，能够在较大的气流角范围内使得总温恢复系数保持基本稳定。
附图说明
图1是本发明实施例侧视图。
图2是本发明实施例内出气孔中心线所在面的剖面图。
图3是本发明实施例俯视图。
图4是本发明实施例外出气孔中心线所在面的剖面图。
图5是本发明实施例主视图。
附图中标记及相应零部件名称：1-铂电阻，2-内层滞止罩，3-外层滞止罩，4-进气槽，5-内出气孔，6-外出气孔。
具体实施方式
针对现有技术上的缺陷，本发明的核心目的在于，提供基于铂电阻传感器、内层滞止罩进口开设进气槽并加装外层滞止罩的总温探针头部，以解决现有总温探针头部测量精度不足、不敏感角范围窄的问题。
现结合说明书附图，来详细说明本发明所提供的一种加装外层滞止罩的铂电阻总温探针头部。
图1、图2、图3、图4、图5为本发明实施例的结构示意图，一种加装外层滞止罩的铂电阻总温探针头部，其特征在于，由铂电阻(1)、内层滞止罩(2)和外层滞止罩(3)组成；铂电阻(1)作为总温探针的感温元件，可根据具体环境选择铠装或裸装的型式；内层滞止罩(2)进气口沿周向均匀开设4个进气槽(4)；内层滞止罩(2)靠近后端的侧壁上沿竖直方向开设2个内出气孔(5)；外层滞止罩(3)靠近前端的侧壁上沿水平方向开设2个外出气孔(6)。
内层滞止罩(2)外径为其长度的1/2，内层滞止罩(2)内径为其外径的3/4。
内层滞止罩(2)周向均匀布置的进气槽(4)个数为4个，进气槽(4)长度为内层滞止罩(2)长度的1/4，进气槽(4)宽度为内层滞止罩(2)外径的1/8。
内层滞止罩(2)侧壁上沿竖直方向开设2个内出气孔(5)，内出气孔(5)直径为内层滞止罩(2)外径的1/4，内出气孔(5)轴线和内层滞止罩(2)底面的距离为内层滞止罩(2)长度的1/8。
外层滞止罩(3)长度为内层滞止罩(2)长度的3/4，外层滞止罩(3)外径为内层滞止罩(2)外径的3/2倍，内径为其外径的5/6。
外层滞止罩(3)侧壁上沿水平方向开设2个外出气孔(6)，外出气孔(6)直径为外层滞止罩(3)外径的1/6，外出气孔(6)轴线和外层滞止罩(3)内顶面的距离为外层滞止罩(3)长度的1/5。
铂电阻(1)浸入内层滞止罩(2)的长度为内层滞止罩(2)长度的5/8，铂电阻(1)直径为内层滞止罩(2)内径的2/3。
通过采用铂电阻和双层滞止罩，与现有的采用热电偶和单层滞止罩的总温探针相比，有效提高传感器精度，减小速度误差、导热误差和辐射误差，总温测量精度更高。
在单层滞止罩的基础上加装外层滞止罩，结构上便于加工和改装，虽然头部尺寸增大，但测量空间分辨率基本没有改变。
通过内层滞止罩进口开设进气槽，有效拓宽了总温探针的气流不敏感角范围，能够在较大的气流角范围内使得总温恢复系数保持基本稳定。
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)
1.一种加装外层滞止罩的铂电阻总温探针头部，其特征在于：由铂电阻(1)、内层滞止罩(2)和外层滞止罩(3)组成；铂电阻(1)作为总温探针的感温元件，可根据具体环境选择铠装或裸装的型式；内层滞止罩(2)进气口沿周向均匀开设多个进气槽(4)；内层滞止罩(2)靠近底面的侧壁上沿竖直方向开设2个内出气孔(5)；外层滞止罩(3)靠近顶面的侧壁上沿水平方向开设2个外出气孔(6)；
所述的内层滞止罩(2)外径为其长度的7/16至9/16，内层滞止罩(2)内径为其外径的11/16至13/16；
所述的内层滞止罩(2)进气口沿周向均匀开设的进气槽(4)数量为2至8个，进气槽(4)长度为内层滞止罩(2)长度的3/16至5/16，进气槽(4)宽度为内层滞止罩(2)外径的3/32至5/32；
所述的内层滞止罩(2)侧壁上沿竖直方向开设2个内出气孔(5)，内出气孔(5)直径为内层滞止罩(2)外径的3/16至5/16，内出气孔(5)轴线与内层滞止罩(2)底面的距离为内层滞止罩(2)长度的3/32至5/32；
所述的外层滞止罩(3)长度为内层滞止罩(2)长度的19/32至21/32，外层滞止罩(3)外径为内层滞止罩(2)外径的11/8至13/8倍，外层滞止罩(3)内径为其外径的19/24至7/8；
所述的外层滞止罩(3)侧壁上沿水平方向开设2个外出气孔(6)，外出气孔(6)直径为外层滞止罩(3)外径的1/8至5/24，外出气孔(6)轴线和外层滞止罩(3)内顶面的距离为外层滞止罩(3)长度的3/20至1/4；
所述的铂电阻(1)浸入内层滞止罩(2)的长度为内层滞止罩(2)长度的1/2至3/4，铂电阻(1)直径为内层滞止罩(2)内径的7/12至3/4；
所述总温探针头部，采用铂电阻替代热电偶作为感温元件，传感器精度更高；在单层滞止罩的基础上加装外层滞止罩，气流由内层滞止罩进气口流入内层滞止室，在传感器附近发生第一次滞止，然后由内层滞止罩根部的出气孔流入外层滞止室，发生第二次滞止，最后由外层滞止罩顶部的出气孔流出，发生第三次滞止；外层滞止罩内的气流可以对接触的支杆区域进行加热；两层滞止罩出气孔的轴线十字交叉放置，使外层滞止室内的气流充分加热内层滞止罩壁面。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN115435914A (zh) * | 2022-07-28 | 2022-12-06 | 北京航空航天大学 | 一种加装外层滞止罩的铂电阻总温探针头部 |
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