本發(fā)明屬于溫度、壓力測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，涉及超音速三維流場(chǎng)的穩(wěn)態(tài)溫度、穩(wěn)態(tài)壓力測(cè)量裝置，具體涉及一種測(cè)量超音速三維流場(chǎng)的穩(wěn)態(tài)溫度壓力組合探針，適用于葉輪機(jī)械進(jìn)口、出口和級(jí)間超音速三維穩(wěn)態(tài)流場(chǎng)的測(cè)試

背景技術(shù)：

測(cè)量超音壓氣機(jī)級(jí)間的超音速三維穩(wěn)態(tài)流場(chǎng)，目前一般采用五孔壓力探針，借助安裝在機(jī)匣上的位移機(jī)構(gòu)，帶動(dòng)五孔壓力探針前往被測(cè)位置，進(jìn)行測(cè)量。五孔壓力探針只能提供來(lái)流總壓、靜壓、偏轉(zhuǎn)角、俯仰角和馬赫數(shù)，由于五孔壓力探針不能測(cè)得溫度數(shù)據(jù)，不能從五孔壓力探針測(cè)得的數(shù)據(jù)中計(jì)算得到來(lái)流速度數(shù)據(jù)。溫度是表征來(lái)流熱力學(xué)性質(zhì)的重要參數(shù)，目前測(cè)量來(lái)流溫度需要采用單獨(dú)的總溫探針，同樣借助安裝在機(jī)匣上的位移機(jī)構(gòu)，帶動(dòng)總溫探針前往被測(cè)位置，進(jìn)行單獨(dú)的測(cè)量。

現(xiàn)有的探針測(cè)量技術(shù)，由于不能同時(shí)測(cè)量超音壓氣機(jī)級(jí)間超音速氣流總溫、總壓、靜壓、偏轉(zhuǎn)角、俯仰角、馬赫數(shù)等這些流動(dòng)參數(shù)，一方面測(cè)量時(shí)間長(zhǎng)，試驗(yàn)成本高，重要的是來(lái)流工況可能會(huì)有一定的變化，另一方面不同探針的測(cè)點(diǎn)位置受位移機(jī)構(gòu)定位的影響可能會(huì)有差異，不同探針測(cè)得的流動(dòng)參數(shù)數(shù)據(jù)肯定不是來(lái)自同一流線的，在利用這些探針測(cè)量數(shù)據(jù)，組合計(jì)算出速度等參數(shù)時(shí)，就會(huì)帶來(lái)數(shù)據(jù)誤差，進(jìn)而會(huì)給總的測(cè)量結(jié)果帶來(lái)不可忽視的誤差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是：針對(duì)目前超音壓氣機(jī)級(jí)間超音速三維穩(wěn)態(tài)流場(chǎng)測(cè)量試驗(yàn)中，采用獨(dú)立的總溫探針、五孔壓力探針等不同的探針，分別進(jìn)行測(cè)量，存在的測(cè)量時(shí)間長(zhǎng)、試驗(yàn)成本高、測(cè)量工況一致性差、測(cè)量誤差大的問(wèn)題，提供了一種測(cè)量超音速三維流場(chǎng)的穩(wěn)態(tài)溫度壓力組合探針，本發(fā)明與現(xiàn)有的超音速三維穩(wěn)態(tài)流場(chǎng)測(cè)試用的壓力探針相比，能同時(shí)測(cè)得來(lái)流溫度、總壓、靜壓、偏轉(zhuǎn)角、俯仰角、馬赫數(shù)和三維速度分量。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：

1、一種測(cè)量超音速三維流場(chǎng)的穩(wěn)態(tài)溫度壓力組合探針，其特征在于：包括探針頭部(1)和支桿(2)，所述探針頭部(1)為楔頂三棱柱結(jié)構(gòu)，探針測(cè)量時(shí)的探針頭部(1)迎風(fēng)面包括楔頂三棱柱的楔頂斜面(3)、對(duì)稱(chēng)的左側(cè)面(4)和右側(cè)面(5)；在探針頭部(1)的楔頂斜面(3)上，開(kāi)有一個(gè)壓力感受孔，為上孔(6)，在探針頭部(1)左側(cè)面(4)、右側(cè)面(5)和兩個(gè)側(cè)面交界的前緣上各開(kāi)有1個(gè)壓力感受孔，分別為左孔(7)、右孔(8)、中孔(9)，這4個(gè)互不相通的壓力感受孔，分別與4個(gè)引壓管(10)封裝在探針頭部(1)內(nèi)的一端各自連通，在中孔(9)的正下方開(kāi)有溫度感受孔(11)，內(nèi)裝有溫度傳感器。

2、進(jìn)一步，探針支桿(2)為柱狀結(jié)構(gòu)，可以為圓柱體，也可以為三棱柱，其內(nèi)部開(kāi)有圓形通道，與4個(gè)壓力感受孔分別連通的4支引壓管(10)的另一端、溫度傳感器線纜(12)通過(guò)探針支桿(2)內(nèi)的管道引出探針尾部。

3、進(jìn)一步，探針頭部(1)左側(cè)面(4)、右側(cè)面(5)夾角為25°至80°。

4、進(jìn)一步，探針頭部(1)左側(cè)面(4)和右側(cè)面(5)交界的前緣線，與楔頂斜面的夾角為30°至54°。

5、進(jìn)一步，探針頭部(1)的上孔(6)中心線、中孔(9)中心線、溫度感受孔(11)中心線在同一個(gè)平面上，左側(cè)面(4)、右側(cè)面(5)沿該平面對(duì)稱(chēng)，左孔(7)和右孔(8)沿該平面對(duì)稱(chēng)分布，探針頭部(1)后側(cè)面(13)與該平面垂直。

6、進(jìn)一步，中孔(9)圓心與楔頂斜面(3)最低點(diǎn)的距離為1毫米至5毫米。

7、進(jìn)一步，溫度感受孔(11)直徑為1毫米至2毫米，溫度感受孔(11)與中孔(9)的距離為1毫米至3毫米。

8、進(jìn)一步，探針頭部(1)的上孔(6)、左孔(7)、右孔(8)、中孔(9)的直徑為0.3毫米至1毫米。

本發(fā)明的有益效果是：

與現(xiàn)有的三維穩(wěn)態(tài)壓力探針相比，本發(fā)明經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)風(fēng)洞標(biāo)定，能同時(shí)測(cè)得超音來(lái)流溫度、總壓、靜壓、偏轉(zhuǎn)角、俯仰角、馬赫數(shù)和三維速度，為葉輪機(jī)實(shí)驗(yàn)提供了一種高效、準(zhǔn)確、全面測(cè)量超音三維穩(wěn)態(tài)流場(chǎng)參數(shù)的手段。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的實(shí)施例中的測(cè)量超音速三維流場(chǎng)的穩(wěn)態(tài)溫度壓力組合探針的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是圖1的左視圖。

圖3是圖2的a向視圖。

其中：1-探針頭部，2-探針支桿，3-楔頂斜面，4-左側(cè)面，5-右側(cè)面，6-上孔，7-左孔，8-右孔，9-中孔，10-引壓管，11-溫度感受孔，12-溫度傳感器線纜，13-后側(cè)面。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)闡述。

如圖1所示，本實(shí)施例中介紹了一種測(cè)量超音速三維流場(chǎng)的穩(wěn)態(tài)溫度壓力組合探針，其特征在于：包括探針頭部(1)和支桿(2)，探針頭部(1)為楔頂三棱柱結(jié)構(gòu)，外接圓直徑為6毫米，探針頭部(1)高30毫米，探針測(cè)量時(shí)的探針頭部(1)迎風(fēng)面包括楔頂三棱柱的楔頂斜面(3)、對(duì)稱(chēng)的左側(cè)面(4)和右側(cè)面(5)；在探針頭部(1)的楔頂斜面(3)上，開(kāi)有一個(gè)壓力感受孔，為上孔(6)，在探針頭部(1)左側(cè)面(4)、右側(cè)面(5)和兩個(gè)側(cè)面交界的前緣上各開(kāi)有1個(gè)壓力感受孔，分別為左孔(7)、右孔(8)、中孔(9)，這4個(gè)互不相通的壓力感受孔，分別與4個(gè)引壓管(10)封裝在探針頭部(1)內(nèi)的一端各自連通，在中孔(9)的正下方開(kāi)有溫度感受孔(11)，內(nèi)裝有溫度傳感器。

探針支桿(2)為圓柱體，直徑8毫米，其內(nèi)部開(kāi)有圓型通道，直徑5毫米，與4個(gè)壓力感受孔分別連通的4支引壓管(10)的另一端、溫度傳感器線纜(12)通過(guò)探針支桿(2)內(nèi)的管道引出探針尾部。

探針頭部(1)左側(cè)面(4)、右側(cè)面(5)夾角為35°。

探針頭部(1)左側(cè)面(4)和右側(cè)面(5)交界的前緣線，與楔頂斜面的夾角為50°。

探針頭部(1)的上孔(6)中心線、中孔(9)中心線、溫度感受孔(11)中心線在同一個(gè)平面上，左側(cè)面(4)、右側(cè)面(5)沿該平面對(duì)稱(chēng)，左孔(7)和右孔(8)沿該平面對(duì)稱(chēng)分布，探針頭部(1)后側(cè)面(13)與該平面垂直。

中孔(9)圓心與楔頂斜面(3)最低點(diǎn)的距離為3毫米。

溫度感受孔(11)直徑為1毫米，溫度感受孔(11)與中孔(9)的距離為1毫米。

探針頭部(1)的上孔(6)、左孔(7)、右孔(8)、中孔(9)的直徑為0.5毫米。

左孔(7)、右孔(8)、中孔(9)的圓心在同一平面上，左孔(7)圓心與左側(cè)面(4)和右側(cè)面(5)交界的前緣線的距離為3毫米，右孔(9)圓心與左側(cè)面(4)和右側(cè)面(5)交界的前緣線的距離為3毫米。

本發(fā)明實(shí)施例中介紹的測(cè)量超音速三維流場(chǎng)的穩(wěn)態(tài)溫度壓力組合探針，經(jīng)過(guò)超音速校準(zhǔn)風(fēng)洞標(biāo)定，可以獲得標(biāo)定數(shù)據(jù)。實(shí)際測(cè)量超音速三維流場(chǎng)時(shí)，該穩(wěn)態(tài)溫度壓力組合探針的4個(gè)壓力感受孔、1支溫度傳感器同時(shí)測(cè)得各自感受到的穩(wěn)態(tài)壓力、溫度數(shù)據(jù)，利用獲得的超音速校準(zhǔn)風(fēng)洞標(biāo)定數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，可以獲得超音來(lái)流穩(wěn)態(tài)溫度、總壓、靜壓、偏轉(zhuǎn)角、俯仰角、馬赫數(shù)和三維速度數(shù)據(jù)。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于溫度、壓力測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，公開(kāi)了一種測(cè)量超音速三維流場(chǎng)的穩(wěn)態(tài)溫度壓力組合探針，包括探針頭部和支桿，探針頭部為楔頂三棱柱結(jié)構(gòu)，測(cè)量時(shí)探針頭部的迎風(fēng)面包括楔頂斜面、左側(cè)面和右側(cè)面，迎風(fēng)面上開(kāi)有4個(gè)壓力感受孔和1個(gè)溫度感受孔，4個(gè)壓力感受孔分別與探針頭部?jī)?nèi)封裝的4根引壓管連通，溫度感受孔僅與其內(nèi)部封裝的溫度傳感器連通，引壓管和溫度傳感器線纜通過(guò)探針支桿內(nèi)通道引出探針尾部。與現(xiàn)有的三維穩(wěn)態(tài)壓力探針相比，本發(fā)明經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)風(fēng)洞標(biāo)定，能同時(shí)測(cè)得超音來(lái)流溫度、總壓、靜壓、偏轉(zhuǎn)角、俯仰角、馬赫數(shù)和三維速度，為葉輪機(jī)實(shí)驗(yàn)提供了一種高效、準(zhǔn)確、全面測(cè)量超音三維穩(wěn)態(tài)流場(chǎng)參數(shù)的手段。

技術(shù)研發(fā)人員：馬宏偉;馬融
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京航空航天大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.03.10
技術(shù)公布日：2017.08.18