一种测量超音速三维非定常流场的四孔动态压力探针

摘要

本发明属于压力测试技术领域，公开了一种测量超音速三维非定常流场的四孔动态压力探针，包括探针头部和支杆，探针头部为楔顶三棱柱结构，其内封装4支动态压力传感器，测量时探针头部迎风面包括楔顶斜面、左侧面和右侧面，在探针头部楔顶斜面、左侧面、右侧面、左右两个侧面交界的前缘上各开有1个压力感受孔，分别与4个动态压力传感器连通，4个动态压力传感器的线缆通过支杆内通道引出探针尾部。与现有的压力探针相比，本发明经过校准风洞标定，能同时测得超音来流总压、静压、偏转角、俯仰角和马赫数随时间的变化，为叶轮机实验提供了一种高效、准确测量超音三维非定常流场参数的手段。

权利要求

1.一种测量超音速三维非定常流场的四孔动态压力探针，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，其内部装有4支动态压力传感器，探针测量时探针头部(1)迎风面包括楔顶的三棱柱的楔顶斜面(3)、对称的左侧面(4)和右侧面(5)；在探针头部(1)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，分别与探针头部(1)内的4个动态压力传感器连通；

所述探针支杆(2)为柱状结构，其内部开有圆型通道；

所述探针头部(1)左侧面(4)、右侧面(5)夹角为76°；

所述探针头部(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35°至

54.5°；

所述楔顶斜面(3)上的上孔(6)，与楔顶斜面(3)最低点的距离为1毫米至5毫米；

所述中孔(9)，与楔顶斜面(3)最低点的距离为1毫米至3毫米；

所述探针头部(1)上孔(6)中心线、中孔(9)中心线、左侧面(4)与右侧面(5)交界的前缘线在同一个平面上，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，探针头部背面(10)与该平面垂直；

所述上孔(6)、左孔(7)、右孔(8)、中孔(9)的直径为0.6毫米至1.5毫米；

所述动态压力传感器的线缆(11)经探针支杆(2)内通道，由探针尾部引出。

2.根据权利要求1所述的探针，其特征在于：所述探针支杆（2）为圆柱体或三棱柱。

说明书

一种测量超音速三维非定常流场的四孔动态压力探针

技术领域

[0001] 本发明属于压力测试技术领域，涉及超音速三维非定常流场的动态压力测量装置，具体涉及一种测量超音速三维非定常流场的四孔动态压力探针，适用于叶轮机械进口、出口和级间超音速三维动态流场的测试。

背景技术

[0002] 超音压气机级间的三维流场，由于流体粘性、激波、转子的旋转、叶尖间隙的存在、动静叶片排的交错排列等，本质上是非定常的。采用常规的稳态压力探针无法测量出流场的动态特性，热线风速仪能够测量出动态速度信号，但不能测量出压力信息。对于叶轮机，研究人员更希望获得级间、转子出口的动态压力分布，用于验证设计和流场诊断，以便改进机器性能。

[0003] 目前由于缺乏工程实用的动态测试技术，工程上一般采用五孔压力探针等稳态测量技术，借助安装在机匣上的位移机构，带动压力探针前往被测位置，测量超音速三维流场。稳态五孔压力探针由于其内部存在较长的引压管，形成的容腔效应阻尼掉了被测流场的动态压力信息，不能获得真实反映被测流场的总压、静压、偏转角、俯仰角和马赫数随时间的变化规律，不能测得转子出口从压力面到吸力面的参数分布。

发明内容

[0004] 本发明要解决的技术问题是：针对目前工程上超音压气机级间的三维动态流场测量手段缺乏问题，发明一种测量超音速三维非定常流场的四孔动态压力探针，提供一种工程上实用的测量超音压气机级间超音速三维非定常流场的技术手段。

[0005] 本发明的技术解决方案是：

[0006] 1、一种测量超音速三维非定常流场的四孔动态压力探针，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，其内部装有4支动态压力传感器，探针测量时探针头部(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)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，分别与探针头部(1)内的4个动态压力传感器连通。

[0007] 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，其内部开有圆型通道。

[0008] 3、进一步，探针头部(1)左侧面(4)、右侧面(5)夹角为24°至76°。

[0009] 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35°至54.5°。

[0010] 5、进一步，楔顶斜面(3)上的上孔(6)，与楔顶斜面(3)最低点的距离为1毫米至5毫米。

[0011] 6、进一步，中孔(9)，与楔顶斜面(3)最低点的距离为1毫米至3毫米。

[0012] 7、进一步，探针头部(1)上孔(6)中心线、中孔(9)中心线、左侧面(4)与右侧面(5)交界的前缘线在同一个平面上，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，探针头部背面(10)与该平面垂直。

[0013] 8、进一步，上孔(6)、左孔(7)、右孔(8)、中孔(9)的直径为0.6毫米至1.5毫米。

[0014] 9、进一步，动态压力传感器的线缆(11)经探针支杆(2)内通道，由探针尾部引出。

[0015] 本发明的有益效果是：

[0016] 与现有的压力探针相比，本发明经过校准风洞标定，能同时测得超音来流总压、静压、偏转角、俯仰角和马赫数随时间的变化，为叶轮机实验提供了一种高效、准确测量超音三维非定常流场参数的手段。

附图说明

[0017] 图1是本发明的实施例中的测量超音速三维非定常流场的四孔动态压力探针的结构示意图。

[0018] 图2是图1的左视图。

[0019] 图3是图2的A向视图。

[0020] 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-探针头部背面，11-线缆。

具体实施方式

[0021] 下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细阐述。

[0022] 如图1所示，本实施例中介绍了一种测量超音速三维非定常流场的四孔动态压力探针，包括探针头部(1)、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，其内部装有4支动态压力传感器，探针测量时探针头部(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)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，分别与探针头部(1)内的4个动态压力传感器连通。

[0023] 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。

[0024] 探针头部(1)左侧面(4)、右侧面(5)夹角为40°。

[0025] 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45°。

[0026] 楔顶斜面(3)上的上孔(6)，与楔顶斜面(3)最低点的距离为2毫米。

[0027] 中孔(9)与楔顶斜面(3)最低点的距离为1毫米。

[0028] 探针头部(1)上孔(6)中心线、中孔(9)中心线、左侧面(4)与右侧面(5)交界的前缘线在同一个平面上，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，探针头部背面(10)与该平面垂直。

[0029] 上孔(6)、左孔(7)、右孔(8)、中孔(9)的直径为0.6毫米。

[0030] 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(8)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。

[0031] 动态压力传感器的线缆(11)经探针支杆(2)内通道，由探针尾部引出。

[0032] 本发明实施例中介绍的测量超音速三维非定常流场的四孔动态压力探针，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非定常流场时，该四孔动态压力探针的4支动态压力传感器同时测得各自感受到的非定常压力数据，利用获得的超音速校准风洞标定数据，进行数据处理，可以获得超音三维非定常来流的总压、静压、偏转角、俯仰角和马赫数随时间的变化。