一種測量跨音速三維流場的貝殼形四孔壓力探頭
2023-10-10 04:38:00 3
1.本發明涉及一種燃氣輪機內部流場測試探頭，具體涉及一種貝殼形四孔壓力探頭，適用於燃氣輪機渦輪及壓氣機級間總壓、靜壓、偏轉角、俯仰角、馬赫數等跨音速三維流場參數測量。
背景技術：
2.渦輪及壓氣機葉柵的可靠流場測量結果對於驗證燃氣輪機的數值設計過程至關重要。為了研究提高渦輪機轉子速度在應用中帶來的性能提升，跨音速渦輪特性是許多研究項目的重點。在燃氣輪機內部使用多孔氣動探針進行測量時的主要挑戰是在馬赫數接近1的跨音速流場中，探頭前方會產生激波，激波後的流動是亞音速的，因此測壓孔測得壓力與流場真實壓力有偏差，探頭對馬赫數變化的敏感性降低，難以獲得準確的三維流場信息。
技術實現要素：
3.本發明要解決的問題是：提供一種測量跨音速三維流場的貝殼形四孔壓力探頭，該探頭性能優良，能減小探針測量的阻塞效應，降低激波對壓力測量的影響，實現較大範圍的流場角度測量，使其可以應用於燃氣輪機渦輪及壓氣機級間跨音速三維流場測試中，獲得總壓、靜壓、偏轉角、俯仰角、馬赫數等參數。
4.為實現上述目的，本發明的技術方案是：一種測量跨音速三維流場的貝殼形四孔壓力探頭，包括貝殼扇面、過渡頸、連接柱，兩片貝殼扇面及其相接圓弧處開設四個獨立的測壓孔，其中兩片貝殼扇面上各開設一個右孔、左孔作為測壓孔，右孔、左孔分別與右孔導壓通道、左孔導壓通道相連，兩片貝殼扇面相接圓弧處分別開設中孔、下孔作為測壓孔，中孔、下孔分別與中孔導壓通道、下孔導壓通道相連。
5.進一步，所述連接柱為圓柱體，貝殼扇面後上部分通過過渡頸與連接柱相接。
6.進一步，所述貝殼扇面邊緣的曲率半徑為4毫米至9毫米，兩片貝殼扇面相接圓弧進行圓角處理，圓角的半徑為0.030毫米至0.046毫米，兩扇夾角為20
°
至26
°
，厚度為2毫米至3.5毫米。
7.進一步，所述右孔、左孔同居一高度，分別居於兩片貝殼扇面，孔出口的中軸線與扇面法線方向角度為40
°
到50
°
。
8.所述中孔、下孔位於兩片貝殼扇面相接圓弧上，孔出口中軸線與圓弧法線方向一致，所述下孔與中孔角度為35
°
到39
°
。
9.進一步，所述中孔導壓通道、下孔導壓通道中軸線位於yz平面，所述中孔、下孔取壓孔處直徑為0.3毫米到0.5毫米，導壓通道直徑0.2毫米到0.4毫米。
10.進一步，所述過渡頸位於貝殼扇面與連接柱之間，長度4mm至6mm，連接柱長度30mm至40mm。
11.本發明的有益效果是：
12.與現有壓力探頭相比，本發明可以有效減小阻塞效應的影響，降低跨音速流場中
激波對壓力測量的影響，實現較大範圍的流場角度測量，為燃氣輪機渦輪及壓氣機級間跨音速三維流場的測試提供了一種可靠的方法。
附圖說明
13.圖1是本發明實施例中的一種測量跨音速三維流場的貝殼形四孔壓力探頭的結構示意圖；
14.圖2是1的主視圖；
15.圖3是1的yz剖面圖；
16.圖4是1的xy剖面圖；
17.圖中：1-貝殼扇面，2-過渡頸，3-連接柱，4-中孔，5-下孔，6-右孔，7-左孔，8—中孔導壓通道，9-下孔導壓通道，10-右孔導壓通道，11-左孔導壓通道。
具體實施方式
18.下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細闡述。
19.如圖1至圖4所示，本實施例中的一種測量跨音速三維流場的貝殼形四孔壓力探頭，包括貝殼扇面1、過渡頸2、連接柱3，兩片貝殼扇面1及其相接圓弧處開設四個獨立的測壓孔，其中兩片貝殼扇面上各開設一個測壓孔(右孔6、左孔7)，分別與右孔導壓通道10、左孔導壓通道11相連，兩片貝殼扇面1相接圓弧處開設兩個測壓孔(中孔4、下孔5)，分別與中孔導壓通道8、下孔導壓通道9相連。
20.優選地，連接柱3為圓柱體，貝殼扇面1後上部分通過過渡頸2與連接柱3相接。
21.優選地，貝殼扇面1邊緣的曲率半徑為4毫米至9毫米，兩片貝殼扇面1相接圓弧進行圓角處理，圓角的半徑為0.030毫米至0.046毫米，兩扇夾角為20
°
至26
°
，厚度為2毫米至3.5毫米。
22.優選地，貝殼扇面1邊緣的曲率半徑為8毫米，兩片貝殼扇面1相接圓弧進行圓角處理，圓角半徑0.038毫米，兩扇夾角23
°
，厚度2.5毫米。
23.優選地，右孔6、左孔7同居一高度，分別居於兩片貝殼扇面1，孔出口的中軸線與扇面法線方向角度為40
°
到50
°
。
24.優選地，右孔6、左孔7同居一高度，分別居於兩片貝殼扇面1，孔出口的中軸線與扇面法線方向角度45
°
。
25.優選地，中孔4、下孔5位於兩片貝殼扇面1相接圓弧上，孔出口中軸線與圓弧法線方向一致。下孔8與中孔4角度為35
°
到39
°
。
26.優選地，中孔4、下孔5位於兩片貝殼扇面1相接圓弧上，孔出口中軸線與圓弧法線方向一致。下孔8與中孔4角度37
°
。
27.優選地，中孔4與中孔導壓通道8相連，下孔5與下孔導壓通道9相連，中孔導壓通道8、下孔導壓通道9中軸線位於yz平面，中孔4、下孔5取壓孔處直徑為0.3毫米到0.5毫米，導壓通道直徑0.2毫米到0.4毫米。
28.優選地，中孔4與中孔導壓通道8相連，下孔5與下孔導壓通道9相連，中孔導壓通道8、下孔導壓通道9中軸線位於yz平面，中孔4、下孔5取壓孔處直徑0.4毫米，導壓通道直徑0.3毫米。
29.優選地，右孔6與右孔導壓通道10相連，左孔7與左孔導壓通道11相連。
30.優選地，過渡頸2位於貝殼扇面1與連接柱之間3，長度4mm至6mm，連接柱3長度30mm至40mm。
31.優選地，過渡頸2位於貝殼扇面1與連接柱之間3，長度5毫米，連接柱3長度35毫米。
32.本發明示例介紹的一種測量跨音速三維流場的貝殼形四孔壓力探頭，可以有效減小阻塞效應的影響，降低跨音速流場中激波對壓力測量的影響，實現較大範圍的流場角度測量，可以應用於燃氣輪機渦輪及壓氣機級間跨音速三維流場測試中。
技術特徵：
1.一種測量跨音速三維流場的貝殼形四孔壓力探頭，其特徵在於：包括貝殼扇面、過渡頸、連接柱，兩片貝殼扇面及其相接圓弧處開設四個獨立的測壓孔，其中兩片貝殼扇面上各開設一個右孔、左孔作為測壓孔，右孔、左孔分別與右孔導壓通道、左孔導壓通道相連，兩片貝殼扇面相接圓弧處分別開設中孔、下孔作為測壓孔，中孔、下孔分別與中孔導壓通道、下孔導壓通道相連。2.根據權利要求1所述的測量跨音速三維流場的貝殼形四孔壓力探頭，其特徵在於：所述連接柱為圓柱體，貝殼扇面後上部分通過過渡頸與連接柱相接。3.根據權利要求1所述的測量跨音速三維流場的貝殼形四孔壓力探頭，其特徵在於：所述貝殼扇面邊緣的曲率半徑為4毫米至9毫米，兩片貝殼扇面相接圓弧進行圓角處理，圓角的半徑為0.030毫米至0.046毫米，兩扇夾角為20
°
至26
°
，厚度為2毫米至3.5毫米。4.根據權利要求1所述的測量跨音速三維流場的貝殼形四孔壓力探頭，其特徵在於：所述右孔、左孔同居一高度，分別居於兩片貝殼扇面，孔出口的中軸線與扇面法線方向角度為40
°
到50
°
。5.根據權利要求1所述的測量跨音速三維流場的貝殼形四孔壓力探頭，其特徵在於：所述中孔、下孔位於兩片貝殼扇面相接圓弧上，孔出口中軸線與圓弧法線方向一致，所述下孔與中孔角度為35
°
到39
°
。6.根據權利要求1所述的測量跨音速三維流場的貝殼形四孔壓力探頭，其特徵在於：所述中孔導壓通道、下孔導壓通道中軸線位於yz平面，所述中孔、下孔取壓孔處直徑為0.3毫米到0.5毫米，導壓通道直徑0.2毫米到0.4毫米。7.根據權利要求1所述的測量跨音速三維流場的貝殼形四孔壓力探頭，其特徵在於：所述過渡頸位於貝殼扇面與連接柱之間，長度4mm至6mm，連接柱長度30mm至40mm。
技術總結
本發明涉及一種測量跨音速三維流場的貝殼形四孔壓力探頭，包括貝殼扇面、過渡頸、連接柱，兩片貝殼扇面及其相接圓弧處開設四個獨立的測壓孔，其中兩片貝殼扇面上各開設一個右孔、左孔作為測壓孔，右孔、左孔分別與右孔導壓通道、左孔導壓通道相連，兩片貝殼扇面相接圓弧處分別開設中孔、下孔作為測壓孔，中孔、下孔分別與中孔導壓通道、下孔導壓通道相連。與現有壓力探頭相比，本發明可以有效減小阻塞效應的影響，降低跨音速流場中激波對壓力測量的影響，實現較大範圍的流場角度測量，為燃氣輪機渦輪及壓氣機級間跨音速三維流場的測試提供了一種可靠的方法。了一種可靠的方法。了一種可靠的方法。
技術研發人員：劉峰源 蔡小舒 蔡天意 周騖 張大鵬
受保護的技術使用者：上海理工大學
技術研發日：2022.10.31
技術公布日：2023/3/28