[發明專利]一種測量跨音三維穩態流場全參數的探針

在審

• 申請號: 202010068029.9
• 申請日: 2020-01-20
• 公開（公告）號: CN111089704A
• 公開（公告）日: 2020-05-01
• 發明（設計）人: 馬宏偉;屈冬平
• 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

1.一種測量跨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)、對流換熱孔(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)、測壓上孔(7)、測壓下孔(8)、測壓左孔(9)、測壓右孔(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伸出一圓臺結構，圓臺中心線與柱體中線垂直并相交，圓臺上頂面開設測壓中孔(6)，圓臺側面均勻開設互不相通的測壓上孔(7)、測壓下孔(8)、測壓左孔(9)和測壓右孔(10)，緊挨探針頭部(1)背風面沿軸向開設一圓形通道，背對圓臺的探針頭部(1)背風面上開設六個圓形對流換熱孔(3)；

探針頭部(1)圓柱形的直徑為2～8毫米，長度為10～45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)頂端的測壓中孔(6)、測壓上孔(7)、測壓下孔(8)、測壓左孔(9)、測壓右孔(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伸出的圓臺結構上頂面距離柱體中心線的距離為探針頭部(1)圓柱體半徑的1.8倍，上頂面直徑為0.5～2毫米，下底面直徑為1.5～6毫米，上頂面與下底面的距離為0.5～2毫米，圓臺結構與探針頭部(1)通過圓柱體連接，圓柱體直徑與圓臺下底面直徑相同，測壓中孔(6)、測壓上孔(7)、測壓下孔(8)、測壓左孔(9)和測壓右孔(10)均為圓形且直徑相同，為0.2～1.5毫米，測壓中孔(6)中心線與圓臺中心線重合，與探針頭部(1)頂端面的距離為0.8～3毫米，測壓上孔(7)、測壓下孔(8)、測壓左孔(9)和測壓右孔(10)均垂直于圓臺側面開設；

六個對流換熱孔(3)均為圓形且直徑相同，為0.5～2.5毫米，沿探針頭部(1)兩個軸向位置，周向均布三個對流換熱孔(3)，相鄰對流換熱孔(3)在探針頭部(1)圓柱體表面上的圓周夾角為60°～75°，周向均布的三個對流換熱孔(3)中心線所在平面與柱體中心線垂直，其中距離探針頭部(1)頂端面較近的一排對流換熱孔(3)，其中心線所在平面與探針頭部(1)頂端面距離為0.5～1毫米，相鄰且不同軸向位置對流換熱孔(3)軸向間隔距離為0.6～4毫米，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2～12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0.7～3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，溫度傳感器(2)通過絕熱絕緣密封件(4)固定，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，探針頭部(1)圓柱體軸線與探針支桿(12)圓柱體軸線重合；

測量前，通過校準風洞對本發明探針進行標定，獲得探針校準曲線；實際測量中，基于本發明探針五個測壓孔和溫度傳感器(2)測得的數據，再根據標定獲得的校準系數曲線及公式，通過數據處理，可同時測量被測跨音三維流場的總溫、總壓、靜溫、靜壓、馬赫數、俯仰角、偏轉角、速度及密度；本發明溫度傳感器(2)背對主流并在探針頭部(1)背風面側開設六個圓形對流換熱孔(3)的布局和結構設計，有效提高了溫度傳感器(2)的使用壽命；提高了探針的空間分辨率；加強了氣流與溫度傳感器(2)的對流換熱，提高了測量精度。