[实用新型]一种带有等离子体射流装置的超音速稳态压力探针

说明书

本发明属于超音速流场压力测试技术领域，具体涉及一种带有等离子体射流装置的超音速稳态压力探针。探针头部为稳态压力探头，与探针支杆焊接；引压管封装于探针支杆内部，一端与探针头部的测压孔相通，另一端由探针支杆尾部引出；探针支杆内部包含两个相互独立的结构：引压管通道和等离子体发生腔；高压触发电极、阳极和阴极安装在等离子体发生腔内部；等离子体发生腔开设一个收缩形射流槽，与探针支杆下游相通。本发明通过在支杆内部等离子体发生腔产生等离子体，并通过射流槽在探针支杆周围产生吹气和吸气作用，明显加强了对超音速压力探针支杆周围流体的控制效果，能有效减弱探针支杆的堵塞效应，减少支杆对被测流场的干扰。

技术领域

本发明属于流场压力测试技术领域，具体涉及一种带有等离子体射流装置的超音速稳态压力探针，适用于叶轮机械内超音速稳态流场中压力的测量。

背景技术

在目前的叶轮机械进口和级间的超音速稳态流场测量中，为了了解流场的特性，通常需要获取的性能参数包括总压、静压、马赫数、气流角等，由于接触式压力探针价格低廉、易于实现且测量稳定可靠，一直是超音速流场测试的一种重要手段。

但接触式压力探针在插入到被测流场中测量时都需要支杆支撑，由于超音速流场的马赫数都在1.2以上，甚至更高，而支杆所产生的气动阻力与速度的平方成正比，所以探针支杆在超音速流场中引起的堵塞效应不可避免的会对被测流场产生较大的干扰，造成流动掺混损失增加、部件性能下降，甚至影响部件的正常运行。特别是当压力探针在小尺寸压气机中测量时，堵塞效应会更加严重，甚至会引起失速喘振的发生。在马赫数较高的被测流场中测量时，来流在压力探针支杆前方形成的激波不仅会改变探针附近的气流参数，还会在其后方产生明显的三维非定常尾迹，这些尾迹会随着叶轮机械的运动向下游传播，甚至也会影响上游的流场。

现有的探针测试技术中，针对探针支杆对流场的影响问题通常通过优化探针支杆的尺寸和结构，来减小对被测流场的干扰。一方面，由于超音速气流会对探针支杆产生很强的气动力，受到结构强度方面的限制，所以探针支杆的尺寸不能进一步减小；另一方面，传统的超音速探针支杆结构通过优化设计后会对流场的干扰问题并没有明显改善，而常规的主动控制方法均不能应用于对超音速流场的流动控制。

上述的这些探针支杆对被测流场的影响问题制约着研究人员对叶轮机械内流场的深入研究，难以满足在尽可能小的对被测流场产生干扰的同时精确获取流场中压力、马赫数等参数信息的要求。因此，急需一种带有等离子体射流装置的超音速稳态压力探针，用于超音速进气道、叶轮机械中压气机、涡轮等进口和级间的超音速稳态流场中压力的测量。

发明内容

针对现有的压力探针在测量超音速稳态流场总压、静压、马赫数、气流角等参数时探针支杆会对被测流场产生干扰、造成堵塞效应的问题，本发明提出了一种带有等离子体射流装置的超音速稳态压力探针，通过在压力探针支杆内部设置等离子体发生器，在等离子体发生器工作时等离子体通过射流槽在探针支杆周围产生吹气和吸气作用，达到控制支杆尾迹的效果，从而减小压力探针支杆的堵塞效应和对被测流场的干扰。最重要的是，本发明摒弃了传统压力探针支杆的设计思路以及传统的等离子体发生器诱导的气流速度低的缺点，创造性地将等离子体应用在了超音速探针支杆的设计上，弥补了传统超音速稳态压力探针在流场测量时的不足。

本发明的技术方案是：