本發(fā)明屬于壓力測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，涉及超音速三維非定常流場(chǎng)的動(dòng)態(tài)壓力測(cè)量裝置，具體涉及一種測(cè)量超音速三維非定常流場(chǎng)的四孔動(dòng)態(tài)壓力探針，適用于葉輪機(jī)械進(jìn)口、出口和級(jí)間超音速三維動(dòng)態(tài)流場(chǎng)的測(cè)試。

背景技術(shù)：

超音壓氣機(jī)級(jí)間的三維流場(chǎng)，由于流體粘性、激波、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(wú)法測(cè)量出流場(chǎng)的動(dòng)態(tài)特性，熱線風(fēng)速儀能夠測(cè)量出動(dòng)態(tài)速度信號(hào)，但不能測(cè)量出壓力信息。對(duì)于葉輪機(jī)，研究人員更希望獲得級(jí)間、轉(zhuǎn)子出口的動(dòng)態(tài)壓力分布，用于驗(yàn)證設(shè)計(jì)和流場(chǎng)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(cè)試技術(shù)，工程上一般采用五孔壓力探針等穩(wěn)態(tài)測(cè)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(cè)位置，測(cè)量超音速三維流場(chǎng)。穩(wěn)態(tài)五孔壓力探針由于其內(nèi)部存在較長(zhǎng)的引壓管，形成的容腔效應(yīng)阻尼掉了被測(cè)流場(chǎng)的動(dòng)態(tài)壓力信息，不能獲得真實(shí)反映被測(cè)流場(chǎng)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，不能測(cè)得轉(zhuǎn)子出口從壓力面到吸力面的參數(shù)分布。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是：針對(duì)目前工程上超音壓氣機(jī)級(jí)間的三維動(dòng)態(tài)流場(chǎng)測(cè)量手段缺乏問(wèn)題，發(fā)明一種測(cè)量超音速三維非定常流場(chǎng)的四孔動(dòng)態(tài)壓力探針，提供一種工程上實(shí)用的測(cè)量超音壓氣機(jī)級(jí)間超音速三維非定常流場(chǎng)的技術(shù)手段。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：

1、一種測(cè)量超音速三維非定常流場(chǎng)的四孔動(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)為楔頂三棱柱結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部裝有4支動(dòng)態(tài)壓力傳感器，探針測(cè)量時(shí)探針頭部(1)迎風(fēng)面包括楔頂三棱柱的楔頂斜面(3)、對(duì)稱的左側(cè)面(4)和右側(cè)面(5)；在探針頭部(1)楔頂斜面(3)上，開(kāi)有一個(gè)壓力感受孔，為上孔(6)，在探針頭部(1)左側(cè)面(4)、右側(cè)面(5)和兩個(gè)側(cè)面交界的前緣上各開(kāi)有1個(gè)壓力感受孔，分別為左孔(7)、右孔(8)、中孔(9)，這4個(gè)互不相通的壓力感受孔，分別與探針頭部(1)內(nèi)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)為柱狀結(jié)構(gòu)，可以為圓柱體，也可以為三棱柱，其內(nèi)部開(kāi)有圓型通道。

3、進(jìn)一步，探針頭部(1)左側(cè)面(4)、右側(cè)面(5)夾角為24°至76°。

4、進(jìn)一步，探針頭部(1)左側(cè)面(4)和右側(cè)面(5)交界的前緣線，與楔頂斜面的夾角為35°至54.5°。

5、進(jìn)一步，楔頂斜面(3)上的上孔(6)，與楔頂斜面(3)最低點(diǎn)的距離為1毫米至5毫米。

6、進(jìn)一步，中孔(9)，與楔頂斜面(3)最低點(diǎn)的距離為1毫米至3毫米。

7、進(jìn)一步，探針頭部(1)上孔(6)中心線、中孔(9)中心線、左側(cè)面(4)與右側(cè)面(5)交界的前緣線在同一個(gè)平面上，左側(cè)面(4)、右側(cè)面(5)沿該平面對(duì)稱，左孔(7)和右孔(8)沿該平面對(duì)稱分布，探針頭部背面(10)與該平面垂直。

8、進(jìn)一步，上孔(6)、左孔(7)、右孔(8)、中孔(9)的直徑為0.6毫米至1.5毫米。

9、進(jìn)一步，動(dòng)態(tài)壓力傳感器的線纜(11)經(jīng)探針支桿(2)內(nèi)通道，由探針尾部引出。

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(guò)校準(zhǔn)風(fēng)洞標(biāo)定，能同時(shí)測(cè)得超音來(lái)流總壓、靜壓、偏轉(zhuǎn)角、俯仰角和馬赫數(shù)隨時(shí)間的變化，為葉輪機(jī)實(shí)驗(yàn)提供了一種高效、準(zhǔn)確測(cè)量超音三維非定常流場(chǎng)參數(shù)的手段。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的實(shí)施例中的測(cè)量超音速三維非定常流場(chǎng)的四孔動(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-楔頂斜面，4-左側(cè)面，5-右側(cè)面，6-上孔，7-左孔，8-右孔，9-中孔，10-探針頭部背面，11-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(cè)量超音速三維非定常流場(chǎng)的四孔動(dòng)態(tài)壓力探針，包括探針頭部(1)、支桿(2)，探針頭部(1)為楔頂三棱柱結(jié)構(gòu)，外接圓直徑為6毫米，探針頭部(1)高30毫米，其內(nèi)部裝有4支動(dòng)態(tài)壓力傳感器，探針測(cè)量時(shí)探針頭部(1)迎風(fēng)面包括楔頂三棱柱的楔頂斜面(3)、對(duì)稱的左側(cè)面(4)和右側(cè)面(5)；在探針頭部(1)楔頂斜面(3)上，開(kāi)有一個(gè)壓力感受孔，為上孔(6)，在探針頭部(1)左側(cè)面(4)、右側(cè)面(5)和兩個(gè)側(cè)面交界的前緣上各開(kāi)有1個(gè)壓力感受孔，分別為左孔(7)、右孔(8)、中孔(9)，這4個(gè)互不相通的壓力感受孔，分別與探針頭部(1)內(nèi)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(kāi)有圓型通道，直徑5毫米。

探針頭部(1)左側(cè)面(4)、右側(cè)面(5)夾角為40°。

探針頭部(1)左側(cè)面(4)和右側(cè)面(5)交界的前緣線，與楔頂斜面的夾角為45°。

楔頂斜面(3)上的上孔(6)，與楔頂斜面(3)最低點(diǎn)的距離為2毫米。

中孔(9)與楔頂斜面(3)最低點(diǎn)的距離為1毫米。

探針頭部(1)上孔(6)中心線、中孔(9)中心線、左側(cè)面(4)與右側(cè)面(5)交界的前緣線在同一個(gè)平面上，左側(cè)面(4)、右側(cè)面(5)沿該平面對(duì)稱，左孔(7)和右孔(8)沿該平面對(duì)稱分布，探針頭部背面(10)與該平面垂直。

上孔(6)、左孔(7)、右孔(8)、中孔(9)的直徑為0.6毫米。

左孔(7)、右孔(8)、中孔(9)的圓心在同一平面上，左孔(7)圓心與左側(cè)面(4)和右側(cè)面(5)交界的前緣線的距離為3毫米，右孔(8)圓心與左側(cè)面(4)和右側(cè)面(5)交界的前緣線的距離為3毫米。

動(dòng)態(tài)壓力傳感器的線纜(11)經(jīng)探針支桿(2)內(nèi)通道，由探針尾部引出。

本發(fā)明實(shí)施例中介紹的測(cè)量超音速三維非定常流場(chǎng)的四孔動(dòng)態(tài)壓力探針，經(jīng)過(guò)超音速校準(zhǔn)風(fēng)洞標(biāo)定，可以獲得標(biāo)定數(shù)據(jù)。實(shí)際測(cè)量超音速三維非定常流場(chǎng)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(cè)得各自感受到的非定常壓力數(shù)據(jù)，利用獲得的超音速校準(zhǔn)風(fēng)洞標(biāo)定數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，可以獲得超音三維非定常來(lái)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。