一種測量三維非定常複雜流場的十二孔動態壓力探針的製作方法

2023-12-09 07:05:26 1

本發明屬於壓力測試技術領域，涉及三維非定常流場的動態壓力測量裝置，具體涉及一種測量三維非定常複雜流場的十二孔動態壓力探針，適用於航空發動機、壓氣機、風扇等逼喘試驗中，兼顧測量設計點、近失速點、喘振點等狀態下進口、出口或級間三維非定常複雜流場，也適用於測量來流方向不明、來流方向變化較大、探針安裝後沒法調整安裝角度、存在倒流的三維非定常流場。

背景技術：

航空發動機、壓氣機、風扇等葉片排進口、出口、級間氣流方向、總壓、馬赫數等流場參數，目前常用壓力探針，如三孔壓力探針、五孔壓力探針、七孔壓力探針進行測量。

但在逼喘試驗過程中，機器要從設計點逐步運行到近失速點、失速點、喘振點。在設計點至近失速點之間，常用的壓力探針一般能夠測量出主流的氣流方向、總壓、馬赫數等流場參數，而當機器進入失速、喘振狀態時，由於流道內出現大面積的間歇性的倒流，現用的壓力探針無法測量出倒流區的總壓、靜壓、馬赫數、來流方向，更不能提供這些參數隨時間變化的動態數據。

目前缺乏工程實用的、能兼顧測量設計點、近失速點、失速點、喘振點等不同狀態下，壓氣機、風扇等葉片排進口、出口、級間三維非定常複雜流場的動態壓力探針。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是：針對航空發動機、壓氣機、風扇等複雜內流場測量中，缺乏工程實用的、能兼顧測量設計點、近失速點、失速點、喘振點等不同狀態下進口、出口或級間三維非定常流動參數的壓力探針，發明一種測量三維非定常複雜流場的十二孔動態壓力探針，能測量出流動方向不明、流動方向變化較大、探針安裝後沒法調整安裝角度、存在倒流時氣流總壓、靜壓、馬赫數、偏轉角、俯仰角參數隨時間的變化。

本發明的技術解決方案是：

1、一種測量三維非定常複雜流場的十二孔動態壓力探針，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)、圓錐體(4)，其內部封裝有12支動態壓力傳感器，在探針頭部圓柱體(3)側面上開有8個互不相通的圓柱面壓力感受孔(5)，在圓錐體(4)側面上開有4個互不相通的圓錐面壓力感受孔(6)，12個壓力感受孔分別與封裝在探針頭部(1)內的12支動態壓力傳感器相通。

2、進一步，探針支杆(2)為圓柱體，其內部開有圓型管道，探針頭部(1)內封裝的12個動態壓力傳感器的線纜(7)，通過探針支杆(2)內的管道引出探針尾部。

3、進一步，在探針頭部(1)圓柱體(3)側面上開有的8個圓柱面壓力感受孔(5)直徑為0.5毫米至1.5毫米，相鄰2個孔的中心線夾角為45°，這8個孔的中心線在同一個平面上，該平面垂直於探針頭部(1)圓柱體(3)的軸線，與探針頭部(1)圓錐體(4)底面的距離為1毫米至5毫米。

4、進一步，在探針頭部(1)圓錐體(4)側面上，沿圓周均勻開有4個圓錐面壓力感受孔(6)，直徑為0.5毫米至1.5毫米，每個圓錐面壓力感受孔(6)的中心線與正下方對應的圓柱體(3)側面上的一個正壓力感受孔(5)的中心線、探針頭部(1)圓柱體(3)的軸線在一個平面上，圓錐面壓力感受孔(6)圓心與圓錐體(4)底面圓弧的距離為2毫米至6毫米。

5、進一步，探針頭部(1)的圓柱體(3)的直徑為6毫米至10毫米，長10毫米至40毫米，探針頭部(1)圓柱體(3)軸線與探針支杆(2)軸線重合。

6、進一步，探針頭部(1)圓錐體(4)的錐角為40°至160°。

本發明的有益效果是：

與現有的壓力探針相比，本發明經過校準標定，能同時測得三維非定常來流在偏轉角±180°、俯仰角±30°範圍內的總壓、靜壓、馬赫數、俯仰角、偏轉角隨時間的變化，適用於航空發動機、壓氣機、風扇等逼喘試驗中，兼顧測量設計點、近失速點、喘振點等狀態下進口、出口或級間三維非定常複雜流場，也適用於測量來流方向不明、來流方向變化較大、探針安裝後沒法調整安裝角度、存在倒流的三維非定常複雜流場。

附圖說明

圖1是本發明實施例中的測量三維非定常複雜流場的十二孔動態壓力探針的結構示意圖。

圖2是三維流場來流偏轉角、俯仰角的定義示意圖。

其中：1-探針頭部，2-探針支杆，3-圓柱體，4-圓錐體，5-圓柱面壓力感受孔，6-圓錐面壓力感受孔，7-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，本實施例一中介紹了一種測量三維非定常複雜流場的十二孔動態壓力探針，包括探針頭部(1)、支杆(2)，探針頭部(1)包括共底面的圓柱體(3)、圓錐體(4)，其內部封裝有12支動態壓力傳感器，在探針頭部圓柱體(3)側面上開有8個互不相通的圓柱面壓力感受孔(5)，在圓錐體(4)側面上開有4個互不相通的圓錐面壓力感受孔(6)，12個壓力感受孔分別與封裝在探針頭部(1)內的12支動態壓力傳感器相通。

探針支杆(2)為圓柱體，直徑10毫米，其內部開有圓型通道，直徑8毫米，探針頭部(1)內封裝的12個動態壓力傳感器的線纜(7)，通過探針支杆(2)內的管道引出探針尾部。

在探針頭部(1)圓柱體(3)側面上開有的8個圓柱面壓力感受孔(5)直徑為0.5毫米，相鄰2個孔的中心線夾角為45°，這8個孔的中心線在同一個平面上，該平面垂直於探針頭部(1)圓柱體(3)的軸線，與探針頭部(1)圓錐體(4)底面的距離為1毫米。

在探針頭部(1)圓錐體(4)側面上，沿圓周均勻開有4個圓錐面壓力感受孔(6)，直徑為0.5毫米，每個圓錐面壓力感受孔(6)的中心線與正下方對應的圓柱體(3)側面上的一個正壓力感受孔(5)的中心線、探針頭部(1)圓柱體(3)的軸線在一個平面上，圓錐面壓力感受孔(6)圓心與圓錐體(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8毫米，長30毫米，探針頭部(1)圓柱體(3)軸線與探針支杆(2)軸線重合。

探針頭部(1)圓錐體(4)的錐角為90°。

本發明實施例中介紹的一種測量三維非定常複雜流場的十二孔動態壓力探針，經過校準標定，可以獲得標定數據。實際測量三維非定常流場時，該十二孔動態壓力探針的12支動態壓力傳感器同時測得各自感受到的非定常壓力數據，利用獲得的標定數據，進行數據處理，能同時測得三維非定常來流在偏轉角±180°、俯仰角±30°範圍內的總壓、靜壓、馬赫數、俯仰角、偏轉角隨時間的變化，適用於航空發動機、壓氣機、風扇等逼喘試驗中，兼顧測量設計點、近失速點、喘振點等狀態下進口、出口或級間三維非定常複雜流場，也適用於測量來流方向不明、來流方向變化較大、探針安裝後沒法調整安裝角度、存在倒流的三維非定常流場。