[發明專利]一種測量亞音三維穩態流場全參數的探針

在審

• 申請號: 202010063672.2
• 申請日: 2020-01-20
• 公開（公告）號: CN111089702A
• 公開（公告）日: 2020-05-01
• 發明（設計）人: 馬宏偉;郭君德
• 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;G01D21/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種測量亞音三維穩態流場全參數的探針，由探針頭部(1)、溫度傳感器(2)、對流換熱槽(3)、絕熱絕緣密封件(4)、溫度傳感器線纜引出通道(5)、測壓中孔(6)、測壓下孔(7)、測壓上孔(8)、測壓右孔(9)、測壓左孔(10)、引壓管通道(11)、探針支桿(12)、引壓管(13)和溫度傳感器線纜(14)組成，其特征在于：探針頭部(1)為圓柱形，圓柱形頂端垂直柱體中心線方向設置一內凹的球窩形結構，球窩中心線與柱體中線垂直并相交，球窩正對主流方向處開設測壓中孔(6)，球窩側壁均勻開設互不相通的測壓下孔(7)、測壓上孔(8)、測壓右孔(9)、測壓左孔(10)，背對球窩的探針頭部(1)背風側開設十字型的對流換熱槽(3)，槽的不同位置既可以進氣，也可以出氣，隨來流方向實現自適應，并加強槽中氣流的流動；

探針頭部(1)圓柱形的直徑為2～8毫米，長度為5～45毫米，沿探針軸向開設有互不相通的五個圓形引壓管通道(11)和一個圓形溫度傳感器線纜引出通道(5)，五個圓形引壓管通道(11)分別與探針頭部(1)球窩中的測壓中孔(6)、測壓下孔(7)、測壓上孔(8)、測壓右孔(9)、測壓左孔(10)連通，并分別與封裝在探針頭部(1)與探針支桿(12)連接處的五根引壓管(13)連通，引壓管(13)通過探針支桿(12)內的引壓管通道(11)引出探針支桿(12)尾部；

探針頭部(1)垂直于柱體中心線方向設置的內凹球窩結構直徑為1～6毫米，球心距離探針頭部(1)圓柱體側表面的距離為球窩直徑的0～1/6倍，球窩中心線距離探針頭部端面的高度為0.5～4毫米，測壓中孔(6)、測壓下孔(7)、測壓上孔(8)、測壓右孔(9)和測壓左孔(10)均為圓形且直徑相同，為0.1～1.5毫米，測壓中孔(6)中心線與球窩中心線重合，測壓下孔(7)、測壓上孔(8)、測壓右孔(9)和測壓左孔(10)位于球窩中心線相同軸向位置上并在球窩周向均勻分布，且其中心線與球窩側壁垂直，與測壓中孔中心線所呈角度為20°～80°；

對流換熱槽(3)為寬度相同的矩形且中心重合，寬度均為1～3毫米，與探針頭部(1)圓柱中心線平行的槽長度0.8～6毫米，與中心線垂直的槽深度至溫度傳感器(2)頭部所在位置，溫度傳感器(2)頭部所在的圓形通道直徑為0.8～3.5毫米，圓形通道沿軸向長度為1～7毫米，圓形通道軸線與溫度傳感器線纜引出通道(5)軸線重合，溫度傳感器線纜引出通道(5)中心軸線距離柱體中心線0.5～3毫米，且溫度傳感器線纜引出通道(5)中心軸線、柱體中心線及測壓中孔(6)中心線在同一平面上，溫度傳感器(2)頭部位于圓形溫度傳感器線纜引出通道(5)的軸線與測壓中孔(6)中心線的交點上，且正對對流換熱槽(3)矩形中心，溫度傳感器(2)通過絕熱絕緣密封件(4)固定，絕熱絕緣密封件(4)起到絕熱、絕緣、密封、固定的作用，絕熱絕緣密封件(4)和溫度傳感器(2)安裝時先將溫度傳感器(2)和絕熱絕緣密封件(4)安裝固定在圓形通道上，溫度傳感器線纜(14)通過探針內的溫度傳感器線纜引出通道(5)引出探針支桿(12)尾部，再將探針頭部(1)端面的開口加蓋焊接封裝，探針頭部(1)圓柱體軸線與探針支桿(12)圓柱體軸線重合；

通過校準風洞對探針進行標定，獲得探針校準曲線；實際測量中，基于五個測壓孔和溫度傳感器(2)測得的數據，再根據校準風洞標定獲得的校準系數曲線及公式，通過數據處理，可以同時得到被測三維穩態流場的總溫、總壓、靜溫、靜壓、馬赫數、偏轉角、俯仰角、速度、密度參數，增加了溫度傳感器(2)壽命和氣流不敏感角范圍，提高了測量空間分辨率和測量精度。