[发明专利]一种测量跨音二维非定常流场的动态温度压力组合探针

说明书

本发明属于温度、压力测试技术领域，公开了一种测量跨音二维非定常流场的动态温度压力组合探针，包括探针头部、支杆，探针头部为双圆柱弧面棱柱结构，其内装有3支动态压力传感器、1支动态温度传感器。测量时探针头部迎风面包括正前圆柱弧面、左侧平面和右侧平面，背风面为后圆柱弧面。在迎风面的3个部分各有1个压力感受孔，分别与探针头部内3个动态压力传感器连通，动态温度传感器头部露出探针头部顶面，传感器线缆通过支杆内通道引出探针尾部。与现有压力探针相比，本发明经过校准风洞标定，能同时测得跨音来流温度、总压、静压、偏转角、马赫数和二维速度随时间的变化，为叶轮机实验提供了一种高效、准确、全面测量跨音二维非定常流场参数的手段。

技术领域

本发明属于流场温度、压力测试技术领域，涉及跨音速二维非定常流场的动态温度、动态压力测量装置，具体涉及一种测量跨音二维非定常流场的动态温度压力组合探针，适用于涡轮导向器和动叶之间跨音速二维动态流场的测试。

背景技术

航空发动机、燃气轮机的涡轮进口来流存在热斑会影响下游温度场分布，甚至严重影响涡轮叶片热负荷及寿命。研究热斑在涡轮导向器内的传播机理，需要测量涡轮导向器出口跨音速二维流场的非定常速度场、压力场和温度场。

目前一般分别采用三孔压力探针、总温探针，借助安装在机匣上的位移机构，带动探针前往被测位置，进行测量。三孔压力探针只能提供来流总压、静压、偏转角和马赫数，总温探针只能提供总温数据。

利用现有的探针测量技术进行试验研究，存在以下几个问题：1、两种探针分别测量，试验时间长，试验成本高；2、两种探针分别测量，试验过程中需要更换探针，来流工况会有一定的变化，尤其是温度场会不一致；3、不同探针的测点位置受位移机构定位的影响可能会有差异，不同探针测得的流动参数数据肯定不是来自同一流线的，利用这些探针测量数据，组合计算出速度等参数时，就会带来数据误差，进而会给总的测量结果带来不可忽视的误差；4、由于涡轮动叶的旋转，涡轮导向器出口跨音速二维流场是非定常的，随着动叶叶片位置的改变而变化，现有的探针技术只能提供稳态的压力、温度和速度数据，不能反映热斑在涡轮内的非定常传播机理。

发明内容

本发明的目的是针对热斑在涡轮跨音速二维动态流场传播试验中，现有的探针技术不能同时提供被测流场的动态压力、动态温度和动态速度数据问题，发明一种测量跨音二维非定常流场的动态温度压力组合探针，能兼顾测量测量高亚音速(0.75马赫数1.0)和超音速(1.0马赫数1.2)二维动态流场，同时测得涡轮导向器出口跨音速二维流场的温度、总压、静压、偏转角、马赫数和速度随时间的变化，适用于研究热斑在涡轮导向器内及出口的非定常传播机理。

本发明的技术解决方案是：

1、一种测量跨音二维非定常流场的动态温度压力组合探针，其特征在于：包括探针头部(1)、支杆(2)，所述探针头部(1)为双圆柱弧面棱柱结构，其内部装有3支动态压力传感器、1支动态温度传感器，探针头部(1)的顶面(3)与探针支杆(2)自转轴线垂直。探针测量时探针头部(1)的迎风面包括正前圆柱弧面(4)、左侧平面(5)和右侧平面(6)，背风面为后圆柱弧面(7)；动态温度传感器头部(8)露出顶面(3)；在探针头部(1)正前圆柱弧面(4)、左侧平面(5)和右侧平面(6)各开有1个压力感受孔，分别为中孔(9)、左孔(10)、右孔(11)，这3个互不相通的压力感受孔，分别与探针头部(1)内的3个动态压力传感器连通。

2、进一步，探针支杆(2)为圆柱体，其内部开有圆型通道，其内部开有圆形通道。

3、进一步，探针头部(1)中孔(9)中心线、温度传感器头部(8)中心线与探针支杆(2)轴线在同一个平面上，左侧平面(5)与右侧平面(6)沿该平面对称，左孔(10)和右孔(11)沿该平面对称分布。

4、进一步，左侧平面(5)和右侧平面(6)夹角为32°至76°，探针头部(1)的正前圆柱弧面(4)的弧长为1毫米至2毫米。