本發(fā)明屬于壓力測試技術(shù)領(lǐng)域，涉及低速三維非定常流場的動(dòng)態(tài)壓力測量裝置，具體涉及一種測量低速三維非定常流的半球頭四孔動(dòng)態(tài)壓力探針，適用于低速壓氣機(jī)、風(fēng)扇、風(fēng)機(jī)、泵等進(jìn)口、出口和級(jí)間三維非定常流場的測試。

背景技術(shù)：

低速壓氣機(jī)、風(fēng)扇、風(fēng)機(jī)、泵等進(jìn)口、出口和級(jí)間三維流場，由于流體粘性、轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)、葉尖間隙的存在、動(dòng)靜葉片排的交錯(cuò)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(dòng)態(tài)特性，熱線風(fēng)速儀能夠測量出動(dòng)態(tài)速度信號(hào)，但不能測量出壓力信息。對(duì)于壓氣機(jī)、風(fēng)扇、風(fēng)機(jī)、泵等葉輪機(jī)械，研究人員更希望獲得進(jìn)口、出口、級(jí)間的動(dòng)態(tài)壓力分布，用于驗(yàn)證設(shè)計(jì)和流場診斷，以便改進(jìn)機(jī)器性能。

目前由于缺乏工程實(shí)用的動(dòng)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(dòng)壓力探針前往被測位置，測量低速三維流場。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(dòng)態(tài)壓力信息，不能獲得真實(shí)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(shí)間的變化規(guī)律。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：針對(duì)目前工程上低速壓氣機(jī)、風(fēng)扇、風(fēng)機(jī)、泵等進(jìn)口、出口、級(jí)間三維非定常流場測量手段缺乏問題，發(fā)明一種動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、可以測得低速壓氣機(jī)、風(fēng)扇、風(fēng)機(jī)、泵等進(jìn)口、出口、級(jí)間等低速三維非定常流場的半球頭四孔動(dòng)態(tài)壓力探針，能夠測出被測流場的總壓、靜壓、偏轉(zhuǎn)角、俯仰角和馬赫數(shù)隨時(shí)間的變化規(guī)律。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：

1、一種測量低速三維非定常流的半球頭四孔動(dòng)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)包括共底面的圓柱體(3)、半球體(4)，其內(nèi)封裝4支動(dòng)態(tài)壓力傳感器，在探針頭部(1)表面的同一側(cè)開有4個(gè)互不相通的壓力感受孔，其中圓柱體(3)側(cè)面開有3個(gè)壓力感受孔，分別為左孔(5)、中孔(6)、右孔(7)，探針頭部(1)的半球體(4)球面上，開有另一個(gè)壓力感受孔，為上孔(8)，4個(gè)壓力感受孔分別與探針頭部(1)內(nèi)封裝的4個(gè)動(dòng)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，探針頭部(1)內(nèi)封裝的4個(gè)動(dòng)態(tài)壓力傳感器的線纜(9)，通過探針支桿(2)內(nèi)的管道引出探針尾部。

3、進(jìn)一步，中孔(6)中心線、上孔(8)中心線與探針頭部(1)圓柱體(3)的軸線在同一個(gè)平面上，左孔(5)和右孔(7)沿該平面對(duì)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70°至110°。

4、進(jìn)一步，在探針頭部(1)表面開有的4個(gè)壓力感受孔，左孔(5)、中孔(6)、右孔(7)和上孔(8)的直徑為0.6毫米至1.5毫米。

5、進(jìn)一步，中孔(6)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(jìn)一步，上孔(8)圓心與探針頭部(1)半球體(4)底面圓弧的距離為2毫米至5毫米。

7、進(jìn)一步，探針頭部(1)的圓柱體(3)的直徑為4毫米至8毫米，長10毫米至45毫米，探針頭部(1)圓柱體(3)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(shí)測得低速三維非定常流場的總壓、靜壓、偏轉(zhuǎn)角、俯仰角和馬赫數(shù)隨時(shí)間的變化，為低速壓氣機(jī)、風(fēng)扇、風(fēng)機(jī)、泵等實(shí)驗(yàn)提供了一種高效、準(zhǔn)確測量低速三維非定常流場的手段。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例中的一種測量低速三維非定常流的半球頭四孔動(dòng)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-圓柱體，4-半球體，5-左孔，6-中孔，7-右孔，8-上孔，9-動(dòng)態(tài)壓力傳感器的線纜。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)闡述。

如圖1所示，本實(shí)施例中介紹了一種測量低速三維非定常流的半球頭四孔動(dòng)態(tài)壓力探針，包括探針頭部(1)、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4支動(dòng)態(tài)壓力傳感器，在探針頭部(1)表面的同一側(cè)開有4個(gè)互不相通的壓力感受孔，其中圓柱體(3)側(cè)面開有3個(gè)壓力感受孔，分別為左孔(5)、中孔(6)、右孔(7)，探針頭部(1)的半球體(4)球面上，開有另一個(gè)壓力感受孔，為上孔(8)，4個(gè)壓力感受孔分別與探針頭部(1)內(nèi)封裝的4個(gè)動(dòng)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)內(nèi)封裝的4個(gè)動(dòng)態(tài)壓力傳感器的線纜(9)，通過探針支桿(2)內(nèi)的管道引出探針尾部。

中孔(6)中心線、上孔(8)中心線與探針頭部(1)圓柱體(3)的軸線在同一個(gè)平面上，左孔(5)和右孔(7)沿該平面對(duì)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90°。

在探針頭部(1)表面開有的4個(gè)壓力感受孔，左孔(5)、中孔(6)、右孔(7)和上孔(8)的直徑為0.6毫米。

中孔(6)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(8)圓心與探針頭部(1)半球體(4)底面圓弧的距離為2毫米。

探針頭部(1)的圓柱體(3)的直徑為6毫米，長35毫米，探針頭部(1)圓柱體(3)軸線與探針支桿(2)軸線重合。

本發(fā)明實(shí)施例中介紹的一種測量低速三維非定常流的半球頭四孔動(dòng)態(tài)壓力探針，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(shí)際測量低速三維非定常流場時(shí)，該四孔動(dòng)態(tài)壓力探針的4支動(dòng)態(tài)壓力傳感器同時(shí)測得各自感受到的非定常壓力數(shù)據(jù)，利用獲得的低速校準(zhǔn)風(fēng)洞標(biāo)定數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，可以獲得低速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(shí)間的變化。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于壓力測試技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種測量低速三維非定常流的半球頭四孔動(dòng)態(tài)壓力探針，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4支動(dòng)態(tài)壓力傳感器，在探針頭部同一側(cè)開有4個(gè)互不相通的壓力感受孔，其中圓柱體側(cè)面開有3個(gè)壓力感受孔，4個(gè)壓力感受孔分別與探針頭部內(nèi)的4支動(dòng)態(tài)壓力傳感器連通，4支動(dòng)態(tài)壓力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(shí)測得低速三維非定常流場的總壓、靜壓、偏轉(zhuǎn)角、俯仰角和馬赫數(shù)隨時(shí)間的變化，適用于低速壓氣機(jī)、風(fēng)扇、風(fēng)機(jī)、泵等進(jìn)口、出口和級(jí)間低速三維非定常流場的測試。

技術(shù)研發(fā)人員：馬宏偉;馬融
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京航空航天大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.03.06
技術(shù)公布日：2017.07.14