[發(fā)明專(zhuān)利]一種測(cè)量機(jī)匣內(nèi)壁附面層內(nèi)二維穩(wěn)態(tài)流場(chǎng)全參數(shù)的探針

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010063675.6
• 申請(qǐng)日: 2020-01-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111060321A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬宏偉;屈冬平
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01M15/02
• 分類(lèi)號(hào): G01M15/02;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，具體涉及一種測(cè)量機(jī)匣內(nèi)壁附面層內(nèi)二維穩(wěn)態(tài)流場(chǎng)全參數(shù)的探針，包括探針頭部、溫度傳感器、絕熱絕緣密封件、溫度傳感器線纜引出通道、測(cè)壓孔、引壓管通道、探針支桿、溫度傳感器線纜和引壓管。探針頭部為圓柱形，迎風(fēng)面上開(kāi)有互不相通的測(cè)壓中孔、測(cè)壓左孔和測(cè)壓右孔，背對(duì)測(cè)壓中孔的背風(fēng)面?zhèn)妊剌S向開(kāi)設(shè)一梯形槽，溫度傳感器置于梯形槽內(nèi)，位于探針頭部背風(fēng)面的低速分離區(qū)。本發(fā)明一種測(cè)量機(jī)匣內(nèi)壁附面層內(nèi)二維穩(wěn)態(tài)流場(chǎng)全參數(shù)的探針可以同時(shí)測(cè)量機(jī)匣內(nèi)壁附面層內(nèi)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，具有尺寸小、氣流不敏感角大、可靠性高、空間分辨率高、測(cè)量精度高、響應(yīng)時(shí)間快的特點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于流場(chǎng)測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種測(cè)量機(jī)匣內(nèi)壁附面層內(nèi)二維穩(wěn)態(tài)流場(chǎng)全參數(shù)的探針，適用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道、壓氣機(jī)、風(fēng)扇等機(jī)匣內(nèi)壁附面層內(nèi)二維復(fù)雜流場(chǎng)的測(cè)量。

背景技術(shù)

氣流沿壁面流動(dòng)時(shí)，受壁面無(wú)滑移條件和外流的速度條件控制，氣流在近壁面一層較薄區(qū)域產(chǎn)生了較強(qiáng)的法向速度梯度，該層區(qū)域稱(chēng)之為附面層。航空發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道、壓氣機(jī)、風(fēng)扇等機(jī)匣內(nèi)壁面附面層，受轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)、動(dòng)靜葉片排的交錯(cuò)排列以及葉頂間隙泄漏流和附面層的相互作用的影響，其內(nèi)流動(dòng)十分復(fù)雜，同時(shí)由于附面層厚度較薄，因此準(zhǔn)確測(cè)量機(jī)匣內(nèi)壁附面層內(nèi)參數(shù)十分困難。

目前常分開(kāi)采用附面層壓力探針、熱線風(fēng)速儀分別測(cè)量附面層內(nèi)總壓及速度參數(shù)，也即分開(kāi)使用單個(gè)探針測(cè)量單一參數(shù)，這樣的測(cè)量方式一方面會(huì)對(duì)薄的附面層流場(chǎng)造成較大的干擾，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，最重要的是不同探針測(cè)得的流動(dòng)參數(shù)無(wú)法保證來(lái)自同一流線，那么組合計(jì)算速度等參數(shù)時(shí)會(huì)帶來(lái)額外的誤差，從而降低試驗(yàn)測(cè)試的精度。

現(xiàn)有的三孔壓力探針其三個(gè)測(cè)壓孔大多在探針頭部的同一橫截面上，且測(cè)壓孔的直徑相同，左右兩測(cè)壓孔的沿探針頭部表面周向夾角較大，故探針頭部橫向尺寸也即探針頭部直徑較大，空間分辨率較低，且氣流偏轉(zhuǎn)角測(cè)量范圍較小。

現(xiàn)有的溫度探針大多數(shù)都是按照溫度傳感器正對(duì)主流的要求設(shè)計(jì)的，溫度探針頭部采用滯止罩結(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，故探針尺寸較大，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)溫度傳感器表面熱交換不充分，總溫測(cè)量誤差較大。

也有采用單根溫度壓力組合探針同時(shí)測(cè)量流場(chǎng)的溫度和壓力，現(xiàn)有的溫度壓力組合探針其溫度傳感器均正對(duì)主流，存在上述溫度探針的缺點(diǎn)，難以滿足測(cè)量附面層內(nèi)流場(chǎng)對(duì)空間分辨率的要求，不適用附面層內(nèi)二維流場(chǎng)全參數(shù)的精確測(cè)量，因此，急需一種測(cè)量機(jī)匣內(nèi)壁附面層內(nèi)二維穩(wěn)態(tài)流場(chǎng)全參數(shù)的探針，用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道、壓氣機(jī)、風(fēng)扇等機(jī)匣內(nèi)壁附面層內(nèi)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、密度等全參數(shù)的測(cè)量。

發(fā)明內(nèi)容