本發(fā)明屬于壓力測試技術(shù)領(lǐng)域，涉及跨音速三維非定常流場的動態(tài)壓力測量裝置，具體涉及一種測量跨音速三維非定常流場的四孔動態(tài)壓力探針，適用于葉輪機(jī)械進(jìn)口、出口和級間跨音速三維動態(tài)流場的測試。

背景技術(shù)：

跨音壓氣機(jī)進(jìn)口、出口和級間的三維流場，由于流體粘性、激波、轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)、葉尖間隙的存在、動靜葉片排的交錯排列等，本質(zhì)上是非定常的。采用常規(guī)的穩(wěn)態(tài)壓力探針無法測量出流場的動態(tài)特性，熱線風(fēng)速儀能夠測量出動態(tài)速度信號，但不能測量出壓力信息。對于葉輪機(jī)，研究人員更希望獲得級間、轉(zhuǎn)子出口的動態(tài)壓力分布，用于驗證設(shè)計和流場診斷，以便改進(jìn)機(jī)器性能。

目前由于缺乏工程實用的動態(tài)測試技術(shù)，工程上一般采用五孔壓力探針等穩(wěn)態(tài)測量技術(shù)，借助安裝在機(jī)匣上的位移機(jī)構(gòu)，帶動壓力探針前往被測位置，測量跨音速三維流場。穩(wěn)態(tài)五孔壓力探針由于其內(nèi)部存在較長的引壓管，形成的容腔效應(yīng)阻尼掉了被測流場的動態(tài)壓力信息，不能獲得真實反映被測流場的總壓、靜壓、偏轉(zhuǎn)角、俯仰角和馬赫數(shù)隨時間的變化規(guī)律，不能測得轉(zhuǎn)子出口從壓力面到吸力面的參數(shù)分布。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：針對目前工程上跨音壓氣機(jī)進(jìn)口、出口和級間的三維非定常流場測量手段缺乏問題，發(fā)明一種測量跨音速三維非定常流場的四孔動態(tài)壓力探針，提供一種既能在較寬的來流方向范圍內(nèi)準(zhǔn)確測量高亞音速三維非定常流場，又能兼顧有效測量超音速三維非定常流場的技術(shù)手段。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：

一種測量跨音速三維非定常流場的四孔動態(tài)壓力探針，其特征在于：包括探針頭部(1)、支桿(2)，所述探針頭部(1)為楔頂雙圓弧棱柱結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部封裝4支動態(tài)壓力傳感器，探針測量時的探針頭部(1)迎風(fēng)面包括楔頂雙圓弧棱柱的楔頂斜面(3)、圓柱前弧面(4)、對稱的左側(cè)平面(5)和右側(cè)平面(6)，背風(fēng)面為圓柱后弧面(7)；圓柱后弧面(7)與圓柱前弧面(4)為同一圓柱的側(cè)面，該圓柱軸線與支桿(2)的軸線重合；在探針頭部(1)的楔頂斜面(3)、圓柱前弧面(4)、左側(cè)面(5)、右側(cè)面(6)上各開有1個壓力感受孔，分別為上孔(8)、中孔(9)、左孔(10)、右孔(11)，這4個互不相通的壓力感受孔，分別與探針頭部(1)內(nèi)的4個動態(tài)壓力傳感器連通。

2、進(jìn)一步，探針支桿(2)為圓柱體，其內(nèi)部開有圓型管道。

3、進(jìn)一步，探針頭部(1)楔頂斜面(3)與支桿(2)軸線的夾角為36°至54°。

4、進(jìn)一步，壓力感受孔(8)中心線、壓力感受孔(9)中心線與支桿(2)軸線在同一個平面上，左側(cè)面(5)、右側(cè)面(6)沿該平面對稱分布，左側(cè)面(5)、右側(cè)面(6)夾角為30°至70°。

5、進(jìn)一步，探針頭部(1)上的左孔(10)和右孔(11)沿中孔(9)中心線與上孔(8)中心線所在的平面對稱分布。

6、進(jìn)一步，探針頭部(1)的上孔(8)圓心與楔頂斜面(3)圓弧最低點(diǎn)的距離為1毫米至5毫米。

7、進(jìn)一步，探針頭部(1)的中孔(9)圓心與楔頂斜面(3)圓弧最低點(diǎn)的距離為1毫米至3毫米。

8、進(jìn)一步，探針頭部(1)4個壓力感受孔的直徑為0.6毫米至1.5毫米。

9、進(jìn)一步，探針頭部(1)楔頂雙圓弧棱柱結(jié)構(gòu)的圓弧直徑為4毫米至8毫米，棱柱結(jié)構(gòu)高15毫米至50毫米。

10、進(jìn)一步，探針頭部(1)內(nèi)封裝的4個動態(tài)壓力傳感器的線纜(12)通過探針支桿(2)內(nèi)的管道引出探針尾部。

本發(fā)明的有益效果是：

與現(xiàn)有的壓力探針相比，能兼顧測量亞音速和超音速三維動態(tài)流場，本發(fā)明經(jīng)過校準(zhǔn)風(fēng)洞標(biāo)定，能測得跨音流場的總壓、靜壓、偏轉(zhuǎn)角、俯仰角和馬赫數(shù)隨時間的變化，提供了一種測量跨音壓氣機(jī)三維非定常流場的手段。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的實施例中的測量跨音速三維非定常流場的四孔動態(tài)壓力探針的結(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-楔頂斜面，4-圓柱前弧面，5-左側(cè)平面，6-右側(cè)平面，7-圓柱后弧面，8-上孔，9-中孔，10-左孔，11-右孔，12-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(jìn)行詳細(xì)闡述。

如圖1所示，本實施例中介紹了一種測量跨音速三維非定常流場的四孔動態(tài)壓力探針，包括探針頭部(1)和支桿(2)，探針頭部(1)為楔頂雙圓弧棱柱結(jié)構(gòu)，外接圓直徑為6毫米，探針頭部(1)高30毫米，其內(nèi)部封裝4支動態(tài)壓力傳感器，探針測量時的探針頭部(1)迎風(fēng)面包括楔頂雙圓弧棱柱的楔頂斜面(3)、圓柱前弧面(4)、對稱的左側(cè)平面(5)和右側(cè)平面(6)，背風(fēng)面為圓柱后弧面(7)；圓柱后弧面(7)與圓柱前弧面(4)為同一圓柱的側(cè)面，該圓柱軸線與支桿(2)的軸線重合；在探針頭部(1)的楔頂斜面(3)、圓柱前弧面(4)、左側(cè)面(5)、右側(cè)面(6)上各開有1個壓力感受孔，分別為上孔(8)、中孔(9)、左孔(10)、右孔(11)，這4個互不相通的壓力感受孔，分別與探針頭部(1)內(nèi)的4個動態(tài)壓力傳感器連通。

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。

探針頭部(1)楔頂斜面(3)與支桿(2)軸線的夾角為40°。

壓力感受孔(8)中心線、壓力感受孔(9)中心線與支桿(2)軸線在同一個平面上，左側(cè)面(5)、右側(cè)面(6)沿該平面對稱分布，左側(cè)面(5)、右側(cè)面(6)夾角為40°。

探針頭部(1)上的左孔(10)和右孔(11)沿中孔(9)中心線與上孔(8)中心線所在的平面對稱分布。左孔(10)、右孔(11)和中孔(9)的圓心在同一平面上，左孔(10)圓心與圓柱前弧面(4)左邊的距離為3毫米，右孔(11)圓心與圓柱前弧面(4)右邊的距離為3毫米。

探針頭部(1)的上孔(8)圓心與楔頂斜面(3)圓弧最低點(diǎn)的距離為2毫米。

探針頭部(1)的中孔(9)圓心與楔頂斜面(3)圓弧最低點(diǎn)的距離為2毫米。

探針頭部(1)4個壓力感受孔的直徑為0.6毫米。

探針頭部(1)內(nèi)封裝的4個動態(tài)壓力傳感器的線纜(12)通過探針支桿(2)內(nèi)的管道引出探針尾部。

本發(fā)明實施例中介紹的測量跨音速三維非定常流場的四孔動態(tài)壓力探針，經(jīng)過跨音速校準(zhǔn)風(fēng)洞標(biāo)定，可以獲得標(biāo)定數(shù)據(jù)。實際測量跨音速三維非定常流場時，該四孔動態(tài)壓力探針的4支動態(tài)壓力傳感器同時測得各自感受到的非定常壓力數(shù)據(jù)，利用獲得的跨音速校準(zhǔn)風(fēng)洞標(biāo)定數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，可以獲得跨音三維非定常來流的總壓、靜壓、偏轉(zhuǎn)角、俯仰角和馬赫數(shù)隨時間的變化。