本發(fā)明屬于溫度、壓力測試技術(shù)領(lǐng)域，涉及低速三維流場的穩(wěn)態(tài)溫度、穩(wěn)態(tài)壓力測量裝置，具體涉及一種測量低速三維流場的半球頭穩(wěn)態(tài)溫度壓力組合探針，適用于低速壓氣機、風(fēng)扇、風(fēng)機、泵等進口、出口和級間低速三維穩(wěn)態(tài)流場的測試。

背景技術(shù)：

低速壓氣機、風(fēng)扇、風(fēng)機、泵等進口、出口、級間低速三維穩(wěn)態(tài)流場，目前一般采用五孔壓力探針，借助安裝在機匣上的位移機構(gòu)，帶動五孔壓力探針前往被測位置，進行測量。五孔壓力探針只能提供來流總壓、靜壓、偏轉(zhuǎn)角、俯仰角和馬赫數(shù)，由于五孔壓力探針不能測得溫度數(shù)據(jù)，不能從五孔壓力探針測得的數(shù)據(jù)中計算得到來流速度數(shù)據(jù)。溫度是表征來流熱力學(xué)性質(zhì)的重要參數(shù)，目前測量來流溫度需要采用單獨的總溫探針，同樣借助安裝在機匣上的位移機構(gòu)，帶動總溫探針前往被測位置，進行單獨的測量。

現(xiàn)有的探針測量技術(shù)，由于不能同時測量總溫、總壓、靜壓、偏轉(zhuǎn)角、俯仰角、馬赫數(shù)等這些流動參數(shù)，一方面測量時間長，試驗成本高，重要的是來流工況可能會有一定的變化，另一方面不同探針的測點位置受位移機構(gòu)定位的影響可能會有差異，不同探針測得的流動參數(shù)數(shù)據(jù)肯定不是來自同一流線的，在利用這些探針測量數(shù)據(jù)，組合計算出速度等參數(shù)時，就會帶來數(shù)據(jù)誤差，進而會給總的測量結(jié)果帶來不可忽視的誤差。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：針對目前低速壓氣機、風(fēng)扇、風(fēng)機、泵等進口、出口、級間低速三維穩(wěn)態(tài)流場測量試驗中，采用獨立的總溫探針、五孔壓力探針等不同的探針，分別進行測量，存在的測量時間長、試驗成本高、測量工況一致性差、測量誤差大的問題，提供了一種測量低速三維流場的半球頭穩(wěn)態(tài)溫度壓力組合探針，本發(fā)明與現(xiàn)有的流場測試用的壓力探針相比，能同時測得低速三維流場來流溫度、總壓、靜壓、偏轉(zhuǎn)角、俯仰角、馬赫數(shù)和三維速度分量，適用于低速壓氣機、風(fēng)扇、風(fēng)機、泵等進口、出口、級間低速三維穩(wěn)態(tài)流場測量。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：

1、一種測量低速三維流場的半球頭穩(wěn)態(tài)溫度壓力組合探針，其特征在于：包括探針頭部(1)、支桿(2)，所述探針頭部(1)包括共底面的圓柱體(3)、半球體(4)，其內(nèi)封裝1支溫度傳感器；在探針頭部(1)表面的同一側(cè)開有5個互不相通的感受孔，其中探針頭部(1)圓柱體(3)側(cè)面開有3個壓力感受孔，分別為左孔(5)、中孔(6)、右孔(7)，下孔(8)為溫度感受孔，僅與溫度傳感器連通，在探針頭部(1)的半球體(4)球面上，開有一個壓力感受孔，為上孔(9)，4個壓力感受孔分別與4個引壓管(10)封裝在探針頭部(1)內(nèi)的一端各自連通。

2、進一步，探針支桿(2)為圓柱體，其內(nèi)部開有圓型管道，封裝在探針頭部(1)內(nèi)的4個引壓管(10)、1個溫度傳感器的線纜(11)，通過探針支桿(2)內(nèi)的管道引出探針尾部。

3、進一步，上孔(9)、中孔(6)、下孔(8)的中心線與探針頭部(1)的圓柱體(3)的軸線在同一個平面上，左孔(5)和右孔(7)沿該平面對稱分布，左孔(5)圓心和右孔(7)圓心在探針頭部(1)圓柱體(3)表面上的圓周夾角為60°至100°。

4、進一步，在探針頭部(1)開有的4個壓力感受孔，左孔(5)、中孔(6)、右孔(7)、上孔(9)的直徑為0.3毫米至1毫米。

5、進一步，中孔(6)的圓心與探針頭部(1)半球體(4)底面圓弧的距離為1毫米至5毫米。

6、進一步，上孔(9)的圓心與探針頭部(1)半球體(4)底面圓弧的距離為1毫米至5毫米。

7、進一步，下孔(8)直徑為0.5毫米至2毫米，下孔(8)圓心與中孔(6)圓心的距離為1毫米至3毫米。

8、進一步，探針頭部(1)的圓柱體(3)的直徑為2.5毫米至6毫米，長10毫米至40毫米，軸線與探針支桿(2)軸線重合。

本發(fā)明的有益效果是：

與現(xiàn)有的壓力探針相比，本發(fā)明經(jīng)過校準(zhǔn)風(fēng)洞標(biāo)定，能同時測得低速三維流場穩(wěn)態(tài)溫度、總壓、靜壓、偏轉(zhuǎn)角、俯仰角、馬赫數(shù)和三維速度，為低速壓氣機、風(fēng)扇、風(fēng)機、泵等實驗提供了一種高效、準(zhǔn)確、全面測量低速三維穩(wěn)態(tài)流場參數(shù)的手段。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例中的一種測量低速三維流場的半球頭穩(wěn)態(tài)溫度壓力組合探針的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是圖1的左視圖。

圖3是圖2的a向視圖。

其中：1-探針頭部，2-探針支桿，3-圓柱體，4-半球體，5-左孔，6-中孔，7-右孔，8-下孔，9-上孔，10-引壓管，11-溫度傳感器線纜。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細闡述。

如圖1所示，本實施例中介紹了一種測量低速三維流場的半球頭穩(wěn)態(tài)溫度壓力組合探針，包括探針頭部(1)和支桿(2)，探針頭部(1)包括共底面的圓柱體(3)、半球體(4)，其內(nèi)封裝1支溫度傳感器；在探針頭部(1)表面的同一側(cè)開有5個互不相通的感受孔，其中探針頭部(1)圓柱體(3)側(cè)面開有3個壓力感受孔，分別為左孔(5)、中孔(6)、右孔(7)，下孔(8)為溫度感受孔，僅與溫度傳感器連通，在探針頭部(1)的半球體(4)球面上，開有一個壓力感受孔，為上孔(9)，4個壓力感受孔分別與4個引壓管(10)封裝在探針頭部(1)內(nèi)的一端各自連通。

探針支桿(2)為圓柱體，直徑8毫米，其內(nèi)部開有圓型通道，直徑5毫米，封裝在探針頭部(1)內(nèi)的4個引壓管(10)、1個溫度傳感器的線纜(11)，通過探針支桿(2)內(nèi)的管道引出探針尾部。

上孔(9)、中孔(6)、下孔(8)的中心線與探針頭部(1)的圓柱體(3)的軸線在同一個平面上，左孔(5)和右孔(7)沿該平面對稱分布。

左孔(5)、中孔(6)、右孔(7)中心線在同一平面，交于探針頭部(1)的圓柱體(3)軸線上同一點，左孔(5)中心線與右孔(7)中心線夾角為90°。

在探針頭部(1)開有的4個壓力感受孔，左孔(5)、中孔(6)、右孔(7)、上孔(9)的直徑為0.5毫米。

中孔(6)的圓心與探針頭部(1)半球體(4)底面圓弧的距離為1毫米。

上孔(9)的圓心與探針頭部(1)半球體(4)底面圓弧的距離為2毫米。

下孔(8)直徑為1毫米，下孔(8)圓心與中孔(6)圓心的距離為1毫米。

探針頭部(1)的圓柱體(3)的直徑為5毫米，長30毫米，軸線與探針支桿(2)軸線重合。

本發(fā)明實施例中介紹的一種測量低速三維流場的半球頭穩(wěn)態(tài)溫度壓力組合探針，經(jīng)過低速校準(zhǔn)風(fēng)洞標(biāo)定，可以獲得標(biāo)定數(shù)據(jù)。實際測量低速三維流場時，該穩(wěn)態(tài)溫度壓力組合探針的4個壓力感受孔、1支溫度傳感器同時測得各自感受到的穩(wěn)態(tài)壓力、溫度數(shù)據(jù)，利用獲得的低速校準(zhǔn)風(fēng)洞標(biāo)定數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)處理，可以獲得低速來流穩(wěn)態(tài)溫度、總壓、靜壓、偏轉(zhuǎn)角、俯仰角、馬赫數(shù)和三維速度數(shù)據(jù)。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于溫度、壓力測試技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種測量低速三維流場的半球頭穩(wěn)態(tài)溫度壓力組合探針，包括探針頭部、支桿，探針頭部包括共底面的圓柱體、半球體，其內(nèi)封裝1支溫度傳感器，在探針頭部表面的同一側(cè)開有4個壓力感受孔和1個溫度感受孔，4個壓力感受孔各自與探針頭部內(nèi)封裝的4個引壓管連通，溫度感受孔僅與溫度傳感器連通，引壓管和溫度傳感器線纜通過探針支桿內(nèi)通道引出探針尾部。與現(xiàn)有的壓力探針相比，本發(fā)明經(jīng)過校準(zhǔn)風(fēng)洞標(biāo)定，能同時測得低速三維流場穩(wěn)態(tài)溫度、總壓、靜壓、偏轉(zhuǎn)角、俯仰角、馬赫數(shù)和三維速度，適用于低速壓氣機、風(fēng)扇、風(fēng)機、泵等進口、出口和級間低速三維穩(wěn)態(tài)流場參數(shù)的測試。

技術(shù)研發(fā)人員：馬宏偉;馬融
受保護的技術(shù)使用者：北京航空航天大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.03.01
技術(shù)公布日：2017.07.14