[发明专利]一种测量高亚音三维非定常流的锥头四孔动态压力探针

说明书

本发明属于压力测试技术领域，公开了一种测量高亚音三维非定常流的锥头四孔动态压力探针，包括探针头部、支杆，探针头部包括共底面的圆柱体、锥体，其内封装4支动态压力传感器，在探针头部同一侧开有4个互不相通的压力感受孔，其中圆柱体侧面开有3个压力感受孔，4个压力感受孔分别与探针头部内的4支动态压力传感器连通，4支动态压力传感器线缆通过探针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，能同时测得高亚音速三维非定常流场的总压、静压、偏转角、俯仰角和马赫数随时间的变化，适用于高亚音速压气机、风扇、压缩机等进口、出口和级间高亚音速三维非定常流场的测试。

技术领域

本发明属于压力测试技术领域，涉及高亚音速三维非定常流场的动态压力测量装置，具体涉及一种测量高亚音三维非定常流的锥头四孔动态压力探针，适用于高亚音速压气机、风扇、压缩机等进口、出口和级间三维非定常流场的测试。

背景技术

高亚音速压气机、风扇、压缩机等进口、出口和级间三维流场，由于流体粘性、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。对于压气机、风扇、压缩机等叶轮机械，研究人员更希望获得进口、出口、级间的动态压力分布，用于验证设计和流场诊断，以便改进机器性能。

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，测量高亚音速三维流场。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。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对目前工程上高亚音速压气机、风扇、压缩机等进口、出口、级间三维非定常流场测量手段缺乏问题，发明一种动态响应快、可以测得高亚音速压气机、风扇、压缩机等进口、出口、级间等高亚音速三维非定常流场的锥头四孔动态压力探针，能够测出被测流场的总压、静压、偏转角、俯仰角和马赫数随时间的变化规律。

本发明的技术解决方案是：

1、一种测量高亚音三维非定常流的锥头四孔动态压力探针，其特征在于：包括探针头部(1)、支杆(2)，所述探针头部(1)包括共底面的圆柱体(3)、锥体(4)，其内封装4支动态压力传感器，在探针头部(1)表面的同一侧开有4个互不相通的压力感受孔，其中圆柱体(3)侧面开有3个压力感受孔，分别为左孔(5)、中孔(6)、右孔(7)，探针头部(1)的锥体(4)侧面上，开有另一个压力感受孔，为上孔(8)，4个压力感受孔分别与探针头部(1)内封装的4个动态压力传感器连通。

2、进一步，探针支杆(2)为圆柱体，其内部开有圆型管道，探针头部(1)内封装的4个动态压力传感器的线缆(9)，通过探针支杆(2)内的管道引出探针尾部。

3、进一步，中孔(6)中心线、上孔(8)中心线与探针头部(1)圆柱体(3)的轴线在同一个平面上，左孔(5)和右孔(7)沿该平面对称分布，左孔(5)圆心和右孔(7)圆心在探针头部(1)圆柱体(3)表面上的圆周夹角为70°至110°。

4、进一步，在探针头部(1)表面开有的4个压力感受孔，左孔(5)、中孔(6)、右孔(7)和上孔(8)的直径为0.6毫米至1.5毫米。

5、进一步，中孔(6)圆心与探针头部(1)锥体(4)底面圆弧的距离为1毫米至5毫米。

6、进一步，上孔(8)圆心与探针头部(1)锥体(4)底面圆弧的距离为2毫米至5毫米。

7、进一步，探针头部(1)的圆柱体(3)的直径为4毫米至8毫米，长10毫米至45毫米，探针头部(1)圆柱体(3)轴线与探针支杆(2)轴线重合。

8、进一步，探针头部(1)的锥体(4)锥角为30°至150°。