JPH10115535A - 流動計測プローブ - Google Patents
流動計測プローブInfo
- Publication number
- JPH10115535A JPH10115535A JP26980196A JP26980196A JPH10115535A JP H10115535 A JPH10115535 A JP H10115535A JP 26980196 A JP26980196 A JP 26980196A JP 26980196 A JP26980196 A JP 26980196A JP H10115535 A JPH10115535 A JP H10115535A
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- flow
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ターボ機械の回転翼列から流出する圧力、流
速を同時に３次元的高精度で計測する流動計測プローブ
に関する。 【解決手段】 計測プローブ６は、５個の圧力検出部１
が並設され、それぞれ受圧面２、非定常圧力センサ３、
導管４を有し、連結棒５から構成される。各受圧面２は
それぞれ異なる向きの面からなり、５孔ピトー管の５個
の受圧面に対応する面取りであり、各圧力検出部１は互
に影響を受けない最小限の間隔で配置される。この計測
プローブ６を回転体の計測点が通過する位置に配置し、
実際の流速、全圧、流れ角と圧力データの相関をあらか
じめ検定データとして取得し、これらデータに基づいて
検出圧力から全圧、静圧、３次元的流速が求められる。
速を同時に３次元的高精度で計測する流動計測プローブ
に関する。 【解決手段】 計測プローブ６は、５個の圧力検出部１
が並設され、それぞれ受圧面２、非定常圧力センサ３、
導管４を有し、連結棒５から構成される。各受圧面２は
それぞれ異なる向きの面からなり、５孔ピトー管の５個
の受圧面に対応する面取りであり、各圧力検出部１は互
に影響を受けない最小限の間隔で配置される。この計測
プローブ６を回転体の計測点が通過する位置に配置し、
実際の流速、全圧、流れ角と圧力データの相関をあらか
じめ検定データとして取得し、これらデータに基づいて
検出圧力から全圧、静圧、３次元的流速が求められる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ターボ機械の回転
翼列から流出する周期的流れの圧力・速度を同時に３次
元的に計測する流動計測プローブに関する。
翼列から流出する周期的流れの圧力・速度を同時に３次
元的に計測する流動計測プローブに関する。
【０００２】
【従来の技術】図３は従来の全圧計測プローブの概略
を、図４に従来の３次元流速計測プローブの概略を斜視
図でそれぞれ示す。図３において、従来の全圧計測プロ
ーブは、全圧管３１中に非定常圧力センサ３が埋め込ま
れている。
を、図４に従来の３次元流速計測プローブの概略を斜視
図でそれぞれ示す。図３において、従来の全圧計測プロ
ーブは、全圧管３１中に非定常圧力センサ３が埋め込ま
れている。
【０００３】又、図４において、従来の３次元流速計測
プローブは、熱線流速計と呼ばれており、絶縁体基部４
１上に設けられた６本の支持針４２と、支持針の先端同
士の間に張られた３本の熱線４３をもってなる熱線プロ
ーブであり、流速と３次元的な流れの方向を同時に、非
定常的にとらえる。いずれのプローブも静止系に取り付
けられ、非定常計測を行うことにより、回転翼列から流
出する周期的３次元流れの計測を可能としている。
プローブは、熱線流速計と呼ばれており、絶縁体基部４
１上に設けられた６本の支持針４２と、支持針の先端同
士の間に張られた３本の熱線４３をもってなる熱線プロ
ーブであり、流速と３次元的な流れの方向を同時に、非
定常的にとらえる。いずれのプローブも静止系に取り付
けられ、非定常計測を行うことにより、回転翼列から流
出する周期的３次元流れの計測を可能としている。
【０００４】ここで、上記の図４に示す３次元流速プロ
ーブを用いて流速、流れの方向を計測する場合の基本的
な原理について説明する。支持針４２の間に張られた熱
線４３は通電され加熱される。この熱線４３が流れの場
の中におかれると、周囲の気流によって冷却され、その
温度変化に伴って電気抵抗も変化する。熱線流速計は、
流速に対するこの電気抵抗の変化を予め調べておき、そ
のデータに基づいて未知の流れ場の流速を計測するもの
で、熱線を２本、３本と張ることにより、２次元・３次
元の計測が可能となる。
ーブを用いて流速、流れの方向を計測する場合の基本的
な原理について説明する。支持針４２の間に張られた熱
線４３は通電され加熱される。この熱線４３が流れの場
の中におかれると、周囲の気流によって冷却され、その
温度変化に伴って電気抵抗も変化する。熱線流速計は、
流速に対するこの電気抵抗の変化を予め調べておき、そ
のデータに基づいて未知の流れ場の流速を計測するもの
で、熱線を２本、３本と張ることにより、２次元・３次
元の計測が可能となる。
【０００５】図５は従来の５孔ピトー管による圧力、流
速の３次元計測を示し、（ａ）は５孔ピトー管の斜視
図、（ｂ）はＡ−Ａ矢視図である。図示のように、５個
の圧力導管５３を内部にもつピトー管５１の先端は、上
下、左右、正面の５方向を持つ面５２に面取りされ、そ
れぞれの面５２に圧力導管５３の端が開口している。あ
る流速、方向の流れがピトー管５１の周囲を通過する
時、５つの圧力導管５３内の圧力は、面取りされた面５
２と流れの向きの相対関係により、それぞれ異なった値
をとる。そこで、いろいろな流速及び流れの向きに対し
て、系統的に５孔の圧力データを取得しておけば、（こ
れを検定と呼ぶ）これらの取得データに基づいて、未知
の流れ場にピトー管を入れたときに得られる５孔の圧力
から、流速及び流れの向きを逆算することができる。
速の３次元計測を示し、（ａ）は５孔ピトー管の斜視
図、（ｂ）はＡ−Ａ矢視図である。図示のように、５個
の圧力導管５３を内部にもつピトー管５１の先端は、上
下、左右、正面の５方向を持つ面５２に面取りされ、そ
れぞれの面５２に圧力導管５３の端が開口している。あ
る流速、方向の流れがピトー管５１の周囲を通過する
時、５つの圧力導管５３内の圧力は、面取りされた面５
２と流れの向きの相対関係により、それぞれ異なった値
をとる。そこで、いろいろな流速及び流れの向きに対し
て、系統的に５孔の圧力データを取得しておけば、（こ
れを検定と呼ぶ）これらの取得データに基づいて、未知
の流れ場にピトー管を入れたときに得られる５孔の圧力
から、流速及び流れの向きを逆算することができる。
【０００６】次に、図６により、上記の５孔ピトー管を
用いて圧力を算出する方法について説明する。図６
（ａ）に示すように５孔ピトー管５１は、５３−１、５
３−２、５３−３、５３−４、５３−５の５孔を持って
おり、これら５孔の圧力をそれぞれＰ1 、Ｐ2 、Ｐ3 、
Ｐ4 、Ｐ5 とし、これから算出されるＫ1 、Ｋ2 、
Ｋ3 、Ｋ4 、Ｋ5 を次式で定義する（パラメータの取り
方は、一意でなく、ここでは１例として示したものであ
る）。
用いて圧力を算出する方法について説明する。図６
（ａ）に示すように５孔ピトー管５１は、５３−１、５
３−２、５３−３、５３−４、５３−５の５孔を持って
おり、これら５孔の圧力をそれぞれＰ1 、Ｐ2 、Ｐ3 、
Ｐ4 、Ｐ5 とし、これから算出されるＫ1 、Ｋ2 、
Ｋ3 、Ｋ4 、Ｋ5 を次式で定義する（パラメータの取り
方は、一意でなく、ここでは１例として示したものであ
る）。
【０００７】Ｋ1 ＝（Ｐ1 −Ｐs ）／（Ｐt −Ｐs ）、
Ｋ2 ＝（Ｐ2 −Ｐ4 ）／（Ｐt −Ｐｓ）、Ｋ3 ＝（Ｐ2
−Ｐ3 ）／（Ｐt −Ｐs ）、Ｋ4 ＝（Ｐ1 −Ｐ4 ）／
（Ｐt−Ｐs ）、Ｋ5 ＝（Ｐ1 −Ｐ5 ）／（Ｐt −
Ｐs ）。
Ｋ2 ＝（Ｐ2 −Ｐ4 ）／（Ｐt −Ｐｓ）、Ｋ3 ＝（Ｐ2
−Ｐ3 ）／（Ｐt −Ｐs ）、Ｋ4 ＝（Ｐ1 −Ｐ4 ）／
（Ｐt−Ｐs ）、Ｋ5 ＝（Ｐ1 −Ｐ5 ）／（Ｐt −
Ｐs ）。
【０００８】ここでＰt 、Ｐs はそれぞれ計測点の全
圧、静圧である。ピトー管に対する流れ角を図６（ｂ）
に示すようにα、γの２角で定義すると、パラメータＫ
1 、Ｋ 2 、Ｋ3 、Ｋ4 、Ｋ5 はα、γに対してそれぞれ
ある関数（この関数はピトー管によって変化するため、
予め検定によって調べておく）となる。実際にピトー管
で計測を行うときは、まず各計測点で５孔の圧力を計測
しておき、その後、上記のケースではＫ2 、Ｋ3 、
Ｋ4 、Ｋ5 の関数を用いた繰り返し計算によってα、γ
角及び計測点動圧（Ｐt −Ｐs ）を算出し、その後関数
Ｋ1 を用いて計測点全圧・静圧を決定することができ
る。
圧、静圧である。ピトー管に対する流れ角を図６（ｂ）
に示すようにα、γの２角で定義すると、パラメータＫ
1 、Ｋ 2 、Ｋ3 、Ｋ4 、Ｋ5 はα、γに対してそれぞれ
ある関数（この関数はピトー管によって変化するため、
予め検定によって調べておく）となる。実際にピトー管
で計測を行うときは、まず各計測点で５孔の圧力を計測
しておき、その後、上記のケースではＫ2 、Ｋ3 、
Ｋ4 、Ｋ5 の関数を用いた繰り返し計算によってα、γ
角及び計測点動圧（Ｐt −Ｐs ）を算出し、その後関数
Ｋ1 を用いて計測点全圧・静圧を決定することができ
る。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】前述の図３、図４に示
す従来の技術では、一本のプローブで流れの圧力・速度
を同時に３次元的に計測することができない。又、圧力
プローブの計測の空間精度を高めるためプローブ先端部
を小さくすると、複数のセンサをプローブ先端部に取り
付けることが困難となるため、このような場合には１つ
のプローブで全圧・静圧を同時に非定常的に計測するこ
とができない、等の問題があった。
す従来の技術では、一本のプローブで流れの圧力・速度
を同時に３次元的に計測することができない。又、圧力
プローブの計測の空間精度を高めるためプローブ先端部
を小さくすると、複数のセンサをプローブ先端部に取り
付けることが困難となるため、このような場合には１つ
のプローブで全圧・静圧を同時に非定常的に計測するこ
とができない、等の問題があった。
【００１０】そこで、本発明は、この５つの面及び圧力
導管を一本のピトー管内に封入せず、ばらばらにした形
状を持ってプローブ先端を小さくすることができ、従来
と同じように、検定を行い、検定データから流速・流れ
の向きを逆算することのできる流動計測プローブを提供
することを目的としている。
導管を一本のピトー管内に封入せず、ばらばらにした形
状を持ってプローブ先端を小さくすることができ、従来
と同じように、検定を行い、検定データから流速・流れ
の向きを逆算することのできる流動計測プローブを提供
することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】そのため、本発明は、タ
ーボ機械の回転翼列から流出する周期的流れの圧力、速
度を同時に３次元的に計測する流動計測プローブにおい
て、同プローブは少くとも５個の圧力検出部を並列配置
し、同各圧力検出部は法線が互いにそれぞれ異なる向き
を向くよう面取りされた受圧面を有し、同各圧力検出部
にそれぞれ対応して設けられた非定常圧力センサと、同
圧力センサと前記受圧面とを接続する導管とを備え；前
記各圧力検出部は静止系において前記回転翼列に対して
相対的に一定の位置にとられた計測点が通過する円周上
に沿って配置されることを特徴とする流動計測プローブ
を提供する。
ーボ機械の回転翼列から流出する周期的流れの圧力、速
度を同時に３次元的に計測する流動計測プローブにおい
て、同プローブは少くとも５個の圧力検出部を並列配置
し、同各圧力検出部は法線が互いにそれぞれ異なる向き
を向くよう面取りされた受圧面を有し、同各圧力検出部
にそれぞれ対応して設けられた非定常圧力センサと、同
圧力センサと前記受圧面とを接続する導管とを備え；前
記各圧力検出部は静止系において前記回転翼列に対して
相対的に一定の位置にとられた計測点が通過する円周上
に沿って配置されることを特徴とする流動計測プローブ
を提供する。
【００１２】本発明による流動計測プローブは上記のよ
うに従来の５孔ピトー管の５本の導管をそれぞれ分離し
て独立な圧力検出部とした構造をとり、プローブ先端を
十分小さく保ったまま、５個の圧力センサをそれぞれプ
ローブ先端に取り付けることができる。分離された５つ
の圧力検出部は、回転系に対する相対座標に固定された
計測点が通過する円周上に沿って、互いの影響を受けな
いよう配置され、計測点が該圧力検出部位置を通過する
瞬間に圧力データを取り込むことにより、静止系におけ
る５孔ピトー管による計測同様の３次元計測が達成され
る。
うに従来の５孔ピトー管の５本の導管をそれぞれ分離し
て独立な圧力検出部とした構造をとり、プローブ先端を
十分小さく保ったまま、５個の圧力センサをそれぞれプ
ローブ先端に取り付けることができる。分離された５つ
の圧力検出部は、回転系に対する相対座標に固定された
計測点が通過する円周上に沿って、互いの影響を受けな
いよう配置され、計測点が該圧力検出部位置を通過する
瞬間に圧力データを取り込むことにより、静止系におけ
る５孔ピトー管による計測同様の３次元計測が達成され
る。
【００１３】実際の流速・全圧・流れ角と、圧力検出部
により検出される５個の圧力データとの相関関係は、５
孔ピトー管の場合と同様、予め実施される検定により検
定データとして取得される。この取得された検定データ
に基づき、圧力検出部による検出圧力から計測点の全圧
・静圧・３次元的速度が算出される。本発明では以上の
機構によって、回転翼列から流出する周期的流れの圧力
・速度を同時に３次元的に計測する作用がある。
により検出される５個の圧力データとの相関関係は、５
孔ピトー管の場合と同様、予め実施される検定により検
定データとして取得される。この取得された検定データ
に基づき、圧力検出部による検出圧力から計測点の全圧
・静圧・３次元的速度が算出される。本発明では以上の
機構によって、回転翼列から流出する周期的流れの圧力
・速度を同時に３次元的に計測する作用がある。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面に基いて具体的に説明する。図１は本発明の実施
の一形態に係る流動計測プローブの斜視図である。図１
において、１は圧力検出部であり、５個の圧力検出部が
並列配置されている。各圧力検出部１はそれぞれ受圧面
２と、非定常圧力センサ３と、該受圧面２と該センサ３
とを接続する導管４とから構成される。
て図面に基いて具体的に説明する。図１は本発明の実施
の一形態に係る流動計測プローブの斜視図である。図１
において、１は圧力検出部であり、５個の圧力検出部が
並列配置されている。各圧力検出部１はそれぞれ受圧面
２と、非定常圧力センサ３と、該受圧面２と該センサ３
とを接続する導管４とから構成される。
【００１５】本実施の形態において、圧力検出部１の受
圧面２は、図５に示す従来の５孔ピトー管の５個の受圧
面の向きにそれぞれ対応する面取りとなっている。また
５個の圧力検出部１は、互いの影響を受けない最小限の
間隔をおいて、連結棒５によってつながれている。
圧面２は、図５に示す従来の５孔ピトー管の５個の受圧
面の向きにそれぞれ対応する面取りとなっている。また
５個の圧力検出部１は、互いの影響を受けない最小限の
間隔をおいて、連結棒５によってつながれている。
【００１６】図２は本発明の実施の形態の流動計測プロ
ーブを回転体の計測に適用した斜視図であり、流動計測
プローブ６は、ロータ７、翼列８と共に回転する相対座
標系に固定された計測点９が通過する円周上に配置され
る。
ーブを回転体の計測に適用した斜視図であり、流動計測
プローブ６は、ロータ７、翼列８と共に回転する相対座
標系に固定された計測点９が通過する円周上に配置され
る。
【００１７】上記のような構成において、計測点９が圧
力検出部１の位置を通過する瞬間に圧力データを取り込
むことにより、従来の技術で述べたように静止系におけ
る５孔ピトー管による計測同様に回転翼列８から流出す
る周期的流れの圧力・速度を同時に３次元に計測するこ
とができる。
力検出部１の位置を通過する瞬間に圧力データを取り込
むことにより、従来の技術で述べたように静止系におけ
る５孔ピトー管による計測同様に回転翼列８から流出す
る周期的流れの圧力・速度を同時に３次元に計測するこ
とができる。
【００１８】実際の流速・全圧・流れ角と、圧力検出部
１により検出される５個の圧力データとの相関関係は、
従来の技術で説明した５孔ピトー管の場合と同様である
ので説明は省略するが、予め実施される検定により検定
データとして取得される。これら取得された検定データ
に基づき、検出圧力から計測点の全圧・静圧・３次元的
速度が算出される。
１により検出される５個の圧力データとの相関関係は、
従来の技術で説明した５孔ピトー管の場合と同様である
ので説明は省略するが、予め実施される検定により検定
データとして取得される。これら取得された検定データ
に基づき、検出圧力から計測点の全圧・静圧・３次元的
速度が算出される。
【００１９】
【発明の効果】以上、具体的に説明したように、本発明
は、ターボ機械の回転翼列から流出する周期的流れの圧
力・速度を３次元的に計測する流動計測プローブにおい
て、同プローブは少くとも５個の圧力検出部を並列配置
し、同各圧力検出部は法線が互いにそれぞれ異なる向き
を向くよう面取りされた受圧面を有し、同各圧力検出部
にそれぞれ対応して設けられた非定常圧力センサと、同
圧力センサと前記受圧面とを接続する導管とを備え；前
記各圧力検出部は静止系において前記回転翼列に対して
相対的に一定の位置にとられた計測点が通過する円周上
に沿って配置される構成としたので、プローブ先端を小
さくして少くとも５個の圧力センサを配置することがで
き、計測精度を高めることができ、回転翼列から流出す
る周期的流れの圧力・速度の３次元的同時計測が実現さ
れる。
は、ターボ機械の回転翼列から流出する周期的流れの圧
力・速度を３次元的に計測する流動計測プローブにおい
て、同プローブは少くとも５個の圧力検出部を並列配置
し、同各圧力検出部は法線が互いにそれぞれ異なる向き
を向くよう面取りされた受圧面を有し、同各圧力検出部
にそれぞれ対応して設けられた非定常圧力センサと、同
圧力センサと前記受圧面とを接続する導管とを備え；前
記各圧力検出部は静止系において前記回転翼列に対して
相対的に一定の位置にとられた計測点が通過する円周上
に沿って配置される構成としたので、プローブ先端を小
さくして少くとも５個の圧力センサを配置することがで
き、計測精度を高めることができ、回転翼列から流出す
る周期的流れの圧力・速度の３次元的同時計測が実現さ
れる。
【図１】本発明の実施の一形態に係る流動計測プローブ
の斜視図である。
の斜視図である。
【図２】本発明の実施の一形態に係る流動計測プローブ
を回転体に適用した場合の斜視図である。
を回転体に適用した場合の斜視図である。
【図３】従来の全圧計測プローブの斜視図である。
【図４】従来の３次元流速計測プローブの斜視図であ
る。
る。
【図５】従来の５孔ピトー管を示し、（ａ）は全体の斜
視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視図である。
視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視図である。
【図６】従来の５孔ピトー管の作用の説明図で、（ａ）
は５孔ピトー管の斜視図、（ｂ）は流れ角を示す図であ
る。
は５孔ピトー管の斜視図、（ｂ）は流れ角を示す図であ
る。
１ 圧力検出部 ２ 受圧面 ３ 非定常圧力センサ ４ 導管 ５ 連結棒 ６ 流動計測プローブ ７ ロータ ８ 翼列 ９ 計測点
Claims (1)
- 【請求項１】 ターボ機械の回転翼列から流出する周期
的流れの圧力、速度を同時に３次元的に計測する流動計
測プローブにおいて、同プローブは少くとも５個の圧力
検出部を並列配置し、同各圧力検出部は法線が互いにそ
れぞれ異なる向きを向くよう面取りされた受圧面を有
し、同各圧力検出部にそれぞれ対応して設けられた非定
常圧力センサと、同圧力センサと前記受圧面とを接続す
る導管とを備え；前記各圧力検出部は静止系において前
記回転翼列に対して相対的に一定の位置にとられた計測
点が通過する円周上に沿って配置されることを特徴とす
る流動計測プローブ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26980196A JPH10115535A (ja) | 1996-10-11 | 1996-10-11 | 流動計測プローブ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26980196A JPH10115535A (ja) | 1996-10-11 | 1996-10-11 | 流動計測プローブ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10115535A true JPH10115535A (ja) | 1998-05-06 |
Family
ID=17477366
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26980196A Withdrawn JPH10115535A (ja) | 1996-10-11 | 1996-10-11 | 流動計測プローブ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10115535A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009528473A (ja) * | 2006-03-01 | 2009-08-06 | ダイムラー・アクチェンゲゼルシャフト | 内燃機関用の排気ターボチャージャ |
| KR100933942B1 (ko) | 2007-12-24 | 2009-12-28 | 한국항공우주연구원 | 고속응답 전압력 측정 프로브 및 감지기 케이스 |
| US20110070818A1 (en) * | 2009-09-24 | 2011-03-24 | Lennox Industries Inc. | Air blower validator, an hvac system and a method of manufacturing an hvac system |
| WO2013001657A1 (ja) * | 2011-06-30 | 2013-01-03 | パイオニア株式会社 | 風検出装置 |
| CN103245794A (zh) * | 2013-05-24 | 2013-08-14 | 哈尔滨工业大学 | 五孔双筒测风仪及其测风方法 |
| CN104048808A (zh) * | 2013-03-14 | 2014-09-17 | 中国科学院工程热物理研究所 | 一种动态熵探针 |
| CN105424267A (zh) * | 2015-12-23 | 2016-03-23 | 太原航空仪表有限公司 | 一种用于旋翼飞机总压测量的探头 |
| CN113686536A (zh) * | 2021-08-23 | 2021-11-23 | 西安鑫源锴泽电子科技有限公司 | 一种高精度三维复杂流场九孔探针 |
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-
1996
- 1996-10-11 JP JP26980196A patent/JPH10115535A/ja not_active Withdrawn
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US7984612B2 (en) | 2006-03-01 | 2011-07-26 | Daimler Ag | Exhaust-gas turbocharger for an internal combustion engine |
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