[發明專利]一種測量三維復雜流場的半球頭十二孔穩態壓力探針

有效

• 申請號: 201710132968.3
• 申請日: 2017-03-08
• 公開（公告）號: CN106885683B
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發明（設計）人: 馬宏偉;馬融
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01M9/06
• 分類號: G01M9/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明屬于壓力測試技術領域，公開了一種測量三維復雜流場的半球頭十二孔穩態壓力探針，包括探針頭部和支桿，探針頭部由圓柱體和半球體共底面組成，探針頭部圓柱面上開有8個壓力感受孔，半球體表面上開有4個壓力感受孔，這12個壓力感受孔分別與探針頭部內12根引壓管連通，12根引壓管通過探針支桿內通道引出探針尾部。與現有壓力探針相比，本發明經過標定，能同時測得來流偏轉角±180°、俯仰角±30°范圍內總壓、靜壓、馬赫數、俯仰角、偏轉角參數，適用于測量航空發動機、壓氣機、風扇等在逼喘過程中葉片排進口、出口、級間存在回流的三維復雜流場。

技術領域

本發明屬于壓力測試技術領域，涉及三維非定常流場的動態壓力測量裝置，具體涉及一種測量三維復雜流場的半球頭十二孔穩態壓力探針，適用于測量航空發動機、壓氣機、風扇等在逼喘過程中葉片排進口、出口、級間存在回流的三維復雜流場，也適用于測量來流方向不明、來流方向變化較大、探針安裝后沒法調整安裝角度、存在回流的三維復雜流場。

背景技術

壓力探針，如五孔壓力探針、七孔壓力探針等，以其結構簡單、結實耐用、易于操作等優點廣泛應用于航空發動機、燃氣輪機、壓縮機、風機、泵等內三維流場測量。由于結構和氣動特性的限制，五孔壓力探針測量來流方向的范圍受到限制，偏轉角一般不超過±45°，七孔壓力探針測量來流的偏轉角范圍也不超過±70°。

在測量來流方向不明的流場，如果這些探針安裝時沒有大致對準來流方向，超過探針有效的角度測量范圍，那么雖然從壓力感受孔測量獲得數據，但沒法計算出氣流方向、總壓、靜壓等流動參數。

航空發動機、壓氣機、風扇等逼喘過程中，葉片排進口、出口或葉片排間三維流場存在回流，常用的五孔壓力探針或七孔壓力探針無法準確測量該區域的氣流偏轉角、俯仰角、總壓、靜壓、馬赫數，目前缺乏工程實用的能兼顧測量回流的三維穩態壓力探針技術。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：針對目前缺乏工程實用的能兼顧測量回流的三維穩態壓力探針技術，發明一種測量三維復雜流場的半球頭十二孔穩態壓力探針，能測量出航空發動機、壓氣機、風扇等進口、出口或葉片排間存在回流時氣流的偏轉角、俯仰角、總壓、靜壓、馬赫數等穩態數據。

本發明的技術解決方案是：

1、一種測量三維復雜流場的半球頭十二孔穩態壓力探針，其特征在于：包括探針頭部(1)和支桿(2),所述探針頭部(1)包括共底面的圓柱體(3)、半球體(4)，在探針頭部圓柱體(3)側面上開有8個互不相通的圓柱面壓力感受孔(5)，在半球體(4)側面上開有4個互不相通的球面壓力感受孔(6)，12個壓力感受孔分別與12根引壓管(7)封裝在探針頭部(1)內的一端各自相通。

2、進一步，探針支桿(2)為圓柱體，其內部開有圓型管道，探針頭部(1)內封裝的12根引壓管(7)，通過探針支桿(2)內的管道引出探針尾部。

3、進一步，在探針頭部(1)圓柱體(3)側面上開有的8個圓柱面壓力感受孔(5)直徑為0.5毫米至1.5毫米，相鄰2個孔的中心線夾角為45°，這8個孔的中心線在同一個平面上，該平面垂直于探針頭部(1)圓柱體(3)的軸線，與探針頭部(1)半球體(4)底面的距離為1毫米至5毫米。

4、進一步，在探針頭部(1)半球體(4)側面上，沿圓周均勻開有4個球面壓力感受孔(6)，直徑為0.5毫米至1.5毫米，每個球面壓力感受孔(6)的中心線與正下方對應的圓柱體(3)側面上的一個正壓力感受孔(5)的中心線、探針頭部(1)圓柱體(3)的軸線在一個平面上，球面壓力感受孔(6)圓心與半球體(4)底面圓弧的距離為2毫米至6毫米。

5、進一步，探針頭部(1)的圓柱體(3)的直徑為6毫米至10毫米，長10毫米至40毫米，探針頭部(1)圓柱體(3)軸線與探針支桿(2)軸線重合。

本發明的有益效果是：