[实用新型]一种测量轮毂外壁附面层二维稳态流场的全参数探针

说明书

本发明属于流场测试技术领域，公开了一种测量轮毂外壁附面层二维稳态流场的全参数探针，包括探针头部、压力感受孔、温度感受器、绝热绝缘密封件、引压管、温度感受器线缆、温度感受器线缆引出通道、引压管引出通道和探针支杆。探针头部为圆柱形，迎风面布置呈“品”字型的三个互不相通的压力感受孔；在探针头部背风面沿轴向开设有圆弧槽，温度感受器置于圆弧槽内，以避免主流直接冲击温度感受器。和现有的附面层探针相比，本发明能同时测量轮毂外壁附面层内二维稳态流场的总温、静温、总压、静压、偏转角、马赫数、密度和二维速度，也可兼顾航空发动机进气道内附面层内流场测量，具有尺寸小、空间分辨率高、测量精度高、可靠性高的特点。

技术领域

本发明属于流场测试技术领域，具体涉及一种测量轮毂外壁附面层二维稳态流场的全参数探针，适用于压气机、风扇、压缩机等进口、出口和叶轮级间轮毂侧附面层内二维复杂流场的测量，也可兼顾航空发动机进气道内附面层内流场测量。

背景技术

由于气流具有粘性，因此在航空发动机进气道、压气机、风扇、压缩机等进口、出口和叶轮级间轮毂外壁面会形成附面层，尤其是在压缩机出口和叶轮级间，转子旋转、动静叶片排的交错排列以及叶片尾迹和附面层的相互作用，导致轮毂外壁的附面层内流动复杂，所以想要准确测量轮毂侧附面层内的流场参数，对研究人员来说一直是个挑战。

目前针对附面层内的流场测量，一般单独采用附面层总压探针和热线风速仪分别进行总压速度测量，当单独使用上述装置进行附面层流场测量时，一方面测量时间长，附面层内流动会发生一定的变化，试验成本高；另一方面不同装置的测点位置受位移机构定位的影响可能导致两次测量的位置不同，因此不同装置所测得的流动参数一定不是同一条流线，导致测量结果有较大误差。

现有的三孔压力探针其三个测压孔大多数在探针头部呈“一”字型排列，且测压孔的直径相同，因此需要较大的布置空间，导致探针头部横向尺寸即探针头部直径较大，因此空间分辨率较低；而且左右两个测压孔的沿探针头部表面周向夹角较大，故气流偏转角测量范围较小。

按照现有的总温探针或温度压力组合探针的设计思路，大多数将温度感受器正对主流的要求设计的，温度探针头部采用滞止罩结构，收集来流，温度感受器放在滞止罩内。其缺点有：第一、来流直接冲击温度感受器，易受来流中油滴、灰尘等杂质的影响而损害；第二、总温测量的不敏感角范围小，当待测来流有较大偏转角时，气流无法充分滞止，同时温度感受器表面热交换不充分，因此总温测量误差较大；第三、通常通过增大温度感受器的尺寸来提高感受器的强度，再加上滞止罩的尺寸，这会导致探针尺寸较大，导致空间分辨率较差。

以上问题都制约着研究人员对附面层内流场的深入了解，尤其是如果采用附面层总压探针和热线风速仪单独所获取的数据组合进行处理，会带来很大的误差，而现有的温度压力组合探针一般将温度感受器和压力感受孔同时放置在探针头部迎风面，这需要较大的布置空间，导致空间分辨率较差，因此难以满足测量附面层流场时对空间分辨率的要求，不适用附面层内二维流场全参数的精确测量，而研究人员更希望能同时、精确获取附面层内流场的参数信息。因此，急需一种测量轮毂外壁附面层内二维复杂流场的全参数探针，用于压气机、风扇、压缩机等进口、出口和叶轮级间轮毂侧附面层内二维复杂流场的总温、静温、总压、静压、偏转角、马赫数、密度和速度等全参数测量。

发明内容