一種測量任意方向來流二維流動參數的動態壓力溫度探針的製作方法

2023-12-09 02:33:51

本發明屬於壓力、溫度測試技術領域，涉及二維流場的壓力、溫度測量裝置，具體涉及一種測量任意方向來流二維流動參數的動態壓力溫度探針，能兼顧測量壓氣機、風扇、風機等設計點、近失速點、失速點、喘振點等不同狀態下進口、出口或級間二維非定常流動參數，也適用於來流方向不明、來流方向變化較大、探針安裝後沒法調整安裝角度、存在回流的二維非定常流場的測量。

背景技術：

壓氣機、風扇、風機等進口、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、風機進口、出口或級間二維非定常流動參數的探針技術。

技術實現要素：

本發明主要解決的技術問題是：針對壓氣機、風扇、風機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、出口或級間二維非定常流動參數的探針，發明一種測量任意方向來流二維流動參數的動態壓力溫度探針，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、存在回流場合下的來流溫度、總壓、靜壓、馬赫數、偏轉角和二維速度隨時間的變化。

為解決上述技術問題，本發明採用的技術方案是：

1、一種測量任意方向來流二維流動參數的動態壓力溫度探針，其特徵在於：包括探針頭部(1)和支杆(2)，所述探針頭部(1)為圓柱體結構，其內部封裝8支動態壓力傳感器、安裝1支動態溫度傳感器，溫度傳感器頭部(3)露出頂面(4)，在其圓柱面上沿周向均勻開有8個互不相通的壓力感受孔(5)，相鄰2個壓力感受孔(5)的中心線夾角為45°，這8個壓力感受孔(5)的中心線在同一個平面上，該平面與探針頭部(1)圓柱體軸線垂直，8個壓力感受孔(5)各自與探針頭部內封裝的8支動態壓力傳感器連通。

2、進一步，探針支杆(2)為圓柱體，其內部開有圓型通道，探針頭部(1)內封裝的8支動態壓力傳感器和1支動態溫度傳感器的線纜(6)經探針支杆(2)內通道，由探針尾部引出。

3、進一步，探針頭部(1)的8個壓力感受孔(5)中心線所在的平面，距探針頭部(1)頂面(4)距離不小於1毫米。

4、進一步，探針頭部(1)的8個壓力感受孔(5)直徑為0.5毫米至1毫米。

5、進一步，探針頭部(1)的動態溫度傳感器頭部(5)位於探針頭部(1)圓柱體軸線上，露出探針頭部(1)頂面(4)1毫米至5毫米。

6、進一步，所述的探針頭部(1)直徑為6毫米至10毫米，長10毫米至50毫米。

本發明的有益效果是：

本發明經過校準實驗，在已知來流溫度、總壓、靜壓和來流方向的條件下，獲取該動態壓力溫度探針在不同來流方向情況下八個壓力感受孔感受到的壓力數據、溫度傳感器感受到的溫度數據，整理出總溫特性、總壓特性、靜壓特性和偏轉角特性四種曲線。實際測量時，該動態壓力溫度探針測到八個壓力感受孔感受到的壓力數據、溫度傳感器感受到的溫度數據，依據該動態壓力溫度探針的4種特性曲線，換算獲得被測流場的溫度、總壓、靜壓、馬赫數、偏轉角和二維速度隨時間的變化。

與現有技術相比，採用本發明的動態壓力溫度探針可以達到以下技術效果：

1、探針安裝後，測量時不需要再調整探針安裝角度。

2、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、存在回流場合下的來流溫度、總壓、靜壓、馬赫數、偏轉角和二維速度隨時間的變化。

可以應用於航空發動機、燃氣輪機、壓氣機、風扇、風機等複雜內流場的二維流動參數的動態測量，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、級間二維非定常流動參數。

附圖說明

圖1是本發明實施例中的測量任意方向來流二維流動參數的動態壓力溫度探針的結構示意圖。

其中：1-探針頭部，2-探針支杆，3-溫度傳感器頭部，4-頂面，5-壓力感受孔，6-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任意方向來流二維流動參數的動態壓力溫度探針，包括探針頭部(1)和支杆(2)，探針頭部(1)為圓柱體結構，其內部封裝8支動態壓力傳感器、安裝1支動態溫度傳感器，溫度傳感器頭部(3)露出頂面(4)，在其圓柱面上沿周向均勻開有8個互不相通的壓力感受孔(5)，相鄰2個壓力感受孔(5)的中心線夾角為45°，這8個壓力感受孔(5)的中心線在同一個平面上，該平面與探針頭部(1)圓柱體軸線垂直，8個壓力感受孔(5)各自與探針頭部內封裝的8支動態壓力傳感器連通。

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8支動態壓力傳感器和1支動態溫度傳感器的線纜(6)經探針支杆(2)內通道，由探針尾部引出。

探針頭部(1)的8個壓力感受孔(5)中心線所在的平面，距探針頭部(1)頂面(4)距離為2毫米。

探針頭部(1)的8個壓力感受孔(5)直徑為0.5毫米。

探針頭部(1)的動態溫度傳感器頭部(5)位於探針頭部(1)圓柱體軸線上，露出探針頭部(1)頂面(4)3毫米。探針頭部(1)直徑為8毫米，長30毫米。

本發明的動態壓力溫度探針經過校準實驗，在已知來流溫度、總壓、靜壓和來流方向的條件下，獲取該動態壓力溫度探針在不同來流方向情況下八個壓力感受孔感受到的壓力數據、溫度傳感器感受到的溫度數據，整理出總溫特性、總壓特性、靜壓特性和偏轉角特性四種曲線。實際測量時，該動態壓力溫度探針測到八個壓力感受孔感受到的壓力數據、溫度傳感器感受到的溫度數據，依據該動態壓力溫度探針的4種特性曲線，換算獲得被測流場的溫度、總壓、靜壓、馬赫數、偏轉角和二維速度隨時間的變化。

本發明可以應用於航空發動機、燃氣輪機、壓氣機、風扇、風機等複雜內流場的二維流動參數的動態測量，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、級間二維非定常流動參數，也適用於來流方向不明、來流方向變化較大、探針安裝後沒法調整安裝角度、存在回流的二維非定常流場的測量。