一種測量低速三維流場的半球頭穩態溫度壓力組合探針的製作方法

2023-05-18 07:11:21

本發明屬於溫度、壓力測試技術領域，涉及低速三維流場的穩態溫度、穩態壓力測量裝置，具體涉及一種測量低速三維流場的半球頭穩態溫度壓力組合探針，適用於低速壓氣機、風扇、風機、泵等進口、出口和級間低速三維穩態流場的測試。

背景技術：

低速壓氣機、風扇、風機、泵等進口、出口、級間低速三維穩態流場，目前一般採用五孔壓力探針，藉助安裝在機匣上的位移機構，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、偏轉角、俯仰角和馬赫數，由於五孔壓力探針不能測得溫度數據，不能從五孔壓力探針測得的數據中計算得到來流速度數據。溫度是表徵來流熱力學性質的重要參數，目前測量來流溫度需要採用單獨的總溫探針，同樣藉助安裝在機匣上的位移機構，帶動總溫探針前往被測位置，進行單獨的測量。

現有的探針測量技術，由於不能同時測量總溫、總壓、靜壓、偏轉角、俯仰角、馬赫數等這些流動參數，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定位的影響可能會有差異，不同探針測得的流動參數數據肯定不是來自同一流線的，在利用這些探針測量數據，組合計算出速度等參數時，就會帶來數據誤差，進而會給總的測量結果帶來不可忽視的誤差。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是：針對目前低速壓氣機、風扇、風機、泵等進口、出口、級間低速三維穩態流場測量試驗中，採用獨立的總溫探針、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態溫度壓力組合探針，本發明與現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、偏轉角、俯仰角、馬赫數和三維速度分量，適用於低速壓氣機、風扇、風機、泵等進口、出口、級間低速三維穩態流場測量。

本發明的技術解決方案是：

1、一種測量低速三維流場的半球頭穩態溫度壓力組合探針，其特徵在於：包括探針頭部(1)、支杆(2)，所述探針頭部(1)包括共底面的圓柱體(3)、半球體(4)，其內封裝1支溫度傳感器；在探針頭部(1)表面的同一側開有5個互不相通的感受孔，其中探針頭部(1)圓柱體(3)側面開有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)內的一端各自連通。

2、進一步，探針支杆(2)為圓柱體，其內部開有圓型管道，封裝在探針頭部(1)內的4個引壓管(10)、1個溫度傳感器的線纜(11)，通過探針支杆(2)內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，軸線與探針支杆(2)軸線重合。

本發明的有益效果是：

與現有的壓力探針相比，本發明經過校準風洞標定，能同時測得低速三維流場穩態溫度、總壓、靜壓、偏轉角、俯仰角、馬赫數和三維速度，為低速壓氣機、風扇、風機、泵等實驗提供了一種高效、準確、全面測量低速三維穩態流場參數的手段。

附圖說明

圖1是本發明實施例中的一種測量低速三維流場的半球頭穩態溫度壓力組合探針的結構示意圖。

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-探針支杆，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

下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細闡述。

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態溫度壓力組合探針，包括探針頭部(1)和支杆(2)，探針頭部(1)包括共底面的圓柱體(3)、半球體(4)，其內封裝1支溫度傳感器；在探針頭部(1)表面的同一側開有5個互不相通的感受孔，其中探針頭部(1)圓柱體(3)側面開有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)內的一端各自連通。

探針支杆(2)為圓柱體，直徑8毫米，其內部開有圓型通道，直徑5毫米，封裝在探針頭部(1)內的4個引壓管(10)、1個溫度傳感器的線纜(11)，通過探針支杆(2)內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，交於探針頭部(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，軸線與探針支杆(2)軸線重合。

本發明實施例中介紹的一種測量低速三維流場的半球頭穩態溫度壓力組合探針，經過低速校準風洞標定，可以獲得標定數據。實際測量低速三維流場時，該穩態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態壓力、溫度數據，利用獲得的低速校準風洞標定數據，進行數據處理，可以獲得低速來流穩態溫度、總壓、靜壓、偏轉角、俯仰角、馬赫數和三維速度數據。