[發(fā)明專(zhuān)利]一種用于超音速二維穩(wěn)態(tài)流場(chǎng)的多點(diǎn)全參數(shù)長(zhǎng)壽命測(cè)量裝置

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010063666.7
• 申請(qǐng)日: 2020-01-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111089701A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-05-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬宏偉;肖安琪
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01M9/06
• 分類(lèi)號(hào): G01M9/06;G01D21/02
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明屬于流場(chǎng)測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于超音速二維流場(chǎng)的多點(diǎn)全參數(shù)長(zhǎng)壽命測(cè)量裝置，由裝置頭部、裝置支桿組成，裝置頭部包含七個(gè)測(cè)試單元，每個(gè)測(cè)試單元由溫度傳感器、絕熱絕緣密封件、溫度傳感器線(xiàn)纜引出通道、測(cè)壓中孔、測(cè)壓左孔、測(cè)壓右孔、引壓管通道、溫度傳感器線(xiàn)纜和引壓管組成。本發(fā)明裝置通過(guò)校準(zhǔn)風(fēng)洞標(biāo)定后，可獲得裝置校準(zhǔn)曲線(xiàn)；實(shí)際測(cè)量中，基于測(cè)壓孔和溫度傳感器測(cè)得的數(shù)據(jù)，再根據(jù)校準(zhǔn)風(fēng)洞標(biāo)定獲得的校準(zhǔn)系數(shù)曲線(xiàn)及公式，通過(guò)數(shù)據(jù)處理，可以同時(shí)得到被測(cè)二維穩(wěn)態(tài)流場(chǎng)的總溫、總壓、靜溫、靜壓、馬赫數(shù)、偏轉(zhuǎn)角、速度、密度參數(shù)，增加了溫度傳感器壽命和氣流不敏感角范圍，提高了測(cè)量空間分辨率和測(cè)量精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于流場(chǎng)測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于超音速二維穩(wěn)態(tài)流場(chǎng)的多點(diǎn)全參數(shù)長(zhǎng)壽命測(cè)量裝置，適用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道、壓氣機(jī)、渦輪等二維復(fù)雜流場(chǎng)的總溫、總壓、靜溫、靜壓、馬赫數(shù)、偏轉(zhuǎn)角、速度、密度全參數(shù)多點(diǎn)測(cè)量。

背景技術(shù)

航空發(fā)動(dòng)機(jī)是一種復(fù)雜的動(dòng)力機(jī)械，現(xiàn)代航空發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部流場(chǎng)存在超音區(qū)，惡劣的工作條件對(duì)測(cè)試技術(shù)也提出了更高的要求。為了提高現(xiàn)代航空發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)水平，加強(qiáng)對(duì)其內(nèi)部流場(chǎng)的認(rèn)識(shí)，需要實(shí)現(xiàn)對(duì)超音速流場(chǎng)進(jìn)行總溫、總壓、靜溫、靜壓、馬赫數(shù)、偏轉(zhuǎn)角、速度、密度全參數(shù)多點(diǎn)測(cè)量。

現(xiàn)有測(cè)量裝置大多針對(duì)亞音速流場(chǎng)，為適應(yīng)亞音速流場(chǎng)的特性，其形狀通常為圓柱形。但圓柱狀的測(cè)量裝置在超音速流場(chǎng)中會(huì)引起損失較大的脫體激波，不僅會(huì)對(duì)被測(cè)流場(chǎng)產(chǎn)生較大干擾，同時(shí)會(huì)影響測(cè)量裝置的測(cè)量精度，因此不能滿(mǎn)足超音速流場(chǎng)的測(cè)量要求。

現(xiàn)有的測(cè)量裝置進(jìn)行多參數(shù)測(cè)量時(shí)，通常使用溫度測(cè)量裝置和壓力測(cè)量裝置分別進(jìn)行溫度參數(shù)和壓力參數(shù)的測(cè)量。也即分開(kāi)使用單個(gè)裝置測(cè)量單一參數(shù)，這樣的測(cè)量方式一方面增加了測(cè)量裝置的數(shù)量，進(jìn)而增大了對(duì)被測(cè)流場(chǎng)的干擾，另一方面增加了測(cè)試的復(fù)雜程度及試驗(yàn)測(cè)試的成本，最重要的是不同測(cè)量裝置測(cè)得的流動(dòng)參數(shù)無(wú)法保證來(lái)自同一流線(xiàn)，大大降低了測(cè)量裝置的空間分辨率，從而降低試驗(yàn)測(cè)試的精度。

現(xiàn)有的測(cè)量裝置大多是單點(diǎn)測(cè)量，在測(cè)量多點(diǎn)參數(shù)時(shí)，需要同時(shí)使用多個(gè)測(cè)量裝置或通過(guò)位移機(jī)構(gòu)帶動(dòng)測(cè)量裝置移動(dòng)進(jìn)行測(cè)量。同時(shí)使用多個(gè)測(cè)量裝置不僅增加了試驗(yàn)測(cè)試的成本，還會(huì)堵塞流場(chǎng)，影響測(cè)量精度。通過(guò)位移機(jī)構(gòu)帶動(dòng)測(cè)量裝置會(huì)造成多點(diǎn)測(cè)量的結(jié)果間存在時(shí)間差，無(wú)法實(shí)現(xiàn)流場(chǎng)的同時(shí)多點(diǎn)測(cè)量。此外，對(duì)于超音速流場(chǎng)測(cè)量而言，測(cè)量裝置會(huì)受到高速氣流沖擊易損壞，這就要求試驗(yàn)測(cè)試過(guò)程的時(shí)間盡可能短，因此進(jìn)行多點(diǎn)參數(shù)同時(shí)測(cè)量對(duì)于超音速流場(chǎng)測(cè)試來(lái)說(shuō)更加重要。

按照現(xiàn)有的總溫測(cè)量裝置設(shè)計(jì)理念，溫度測(cè)量裝置精確測(cè)量氣流總溫的關(guān)鍵在于是否能夠使氣流在測(cè)溫點(diǎn)絕能滯止，因此，現(xiàn)有的溫度測(cè)量裝置大多數(shù)都是按照溫度傳感器正對(duì)主流的要求設(shè)計(jì)的，溫度測(cè)量裝置頭部采用滯止罩結(jié)構(gòu)，收集來(lái)流，溫度傳感器放在滯止罩內(nèi)，其缺點(diǎn)是，第一，溫度傳感器直接被流體沖刷，易受氣流中夾雜的油滴、灰塵等的影響，易損壞；第二，通常通過(guò)增大溫度傳感器的尺寸來(lái)提高傳感器的強(qiáng)度，再加上滯止罩的尺寸，故測(cè)量裝置尺寸較大，這樣會(huì)使得其空間分辨率較差；第三，氣流不敏感角較小，當(dāng)待測(cè)來(lái)流的偏轉(zhuǎn)角較大時(shí)，氣流無(wú)法實(shí)現(xiàn)充分滯止，同時(shí)導(dǎo)致溫度傳感器表面熱交換不充分，總溫測(cè)量誤差較大。

也有采用單個(gè)溫度壓力組合測(cè)量裝置同時(shí)測(cè)量流場(chǎng)單點(diǎn)的溫度和壓力，現(xiàn)有的溫度壓力組合測(cè)量裝置其溫度傳感器均正對(duì)主流，存在上述溫度測(cè)量裝置的缺點(diǎn)，而且測(cè)量結(jié)果不是單一流線(xiàn)的參數(shù)，難以滿(mǎn)足超音流場(chǎng)的惡劣條件下的測(cè)量需求，因此，急需一種用于超音速二維穩(wěn)態(tài)流場(chǎng)的多點(diǎn)全參數(shù)長(zhǎng)壽命測(cè)量裝置，用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道、壓氣機(jī)、渦輪等二維復(fù)雜流場(chǎng)的總溫、總壓、靜溫、靜壓、馬赫數(shù)、偏轉(zhuǎn)角、速度、密度的全參數(shù)多點(diǎn)同時(shí)測(cè)量。

發(fā)明內(nèi)容