一種測量高亞音三維非定常流的錐頭四孔動態壓力探針的制作方法

本發明屬于壓力測試技術領域，涉及高亞音速三維非定常流場的動態壓力測量裝置，具體涉及一種測量高亞音三維非定常流的錐頭四孔動態壓力探針，適用于高亞音速壓氣機、風扇、壓縮機等進口、出口和級間三維非定常流場的測試。

背景技術：

高亞音速壓氣機、風扇、壓縮機等進口、出口和級間三維流場，由于流體粘性、轉子的旋轉、葉尖間隙的存在、動靜葉片排的交錯排列等，本質上是非定常的。采用常規的穩態壓力探針無法測量出流場的動態特性，熱線風速儀能夠測量出動態速度信號，但不能測量出壓力信息。對于壓氣機、風扇、壓縮機等葉輪機械，研究人員更希望獲得進口、出口、級間的動態壓力分布，用于驗證設計和流場診斷，以便改進機器性能。

目前由于缺乏工程實用的動態測試技術，工程上一般采用五孔壓力探針等穩態測量技術，借助安裝在機匣上的位移機構，帶動壓力探針前往被測位置，測量高亞音速三維流場。穩態五孔壓力探針由于其內部存在較長的引壓管，形成的容腔效應阻尼掉了被測流場的動態壓力信息，不能獲得真實反映被測流場的總壓、靜壓、偏轉角、俯仰角和馬赫數隨時間的變化規律。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是：針對目前工程上高亞音速壓氣機、風扇、壓縮機等進口、出口、級間三維非定常流場測量手段缺乏問題，發明一種動態響應快、可以測得高亞音速壓氣機、風扇、壓縮機等進口、出口、級間等高亞音速三維非定常流場的錐頭四孔動態壓力探針，能夠測出被測流場的總壓、靜壓、偏轉角、俯仰角和馬赫數隨時間的變化規律。

本發明的技術解決方案是：

1、一種測量高亞音三維非定常流的錐頭四孔動態壓力探針，其特征在于：包括探針頭部(1)、支桿(2)，所述探針頭部(1)包括共底面的圓柱體(3)、錐體(4)，其內封裝4支動態壓力傳感器，在探針頭部(1)表面的同一側開有4個互不相通的壓力感受孔，其中圓柱體(3)側面開有3個壓力感受孔，分別為左孔(5)、中孔(6)、右孔(7)，探針頭部(1)的錐體(4)側面上，開有另一個壓力感受孔，為上孔(8)，4個壓力感受孔分別與探針頭部(1)內封裝的4個動態壓力傳感器連通。

2、進一步，探針支桿(2)為圓柱體，其內部開有圓型管道，探針頭部(1)內封裝的4個動態壓力傳感器的線纜(9)，通過探針支桿(2)內的管道引出探針尾部。

3、進一步，中孔(6)中心線、上孔(8)中心線與探針頭部(1)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70°至110°。

4、進一步，在探針頭部(1)表面開有的4個壓力感受孔，左孔(5)、中孔(6)、右孔(7)和上孔(8)的直徑為0.6毫米至1.5毫米。

5、進一步，中孔(6)圓心與探針頭部(1)錐體(4)底面圓弧的距離為1毫米至5毫米。

6、進一步，上孔(8)圓心與探針頭部(1)錐體(4)底面圓弧的距離為2毫米至5毫米。

7、進一步，探針頭部(1)的圓柱體(3)的直徑為4毫米至8毫米，長10毫米至45毫米，探針頭部(1)圓柱體(3)軸線與探針支桿(2)軸線重合。

8、進一步，探針頭部(1)的錐體(4)錐角為30°至150°。

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，能同時測得高亞音速三維非定常流場的總壓、靜壓、偏轉角、俯仰角和馬赫數隨時間的變化，為高亞音速壓氣機、風扇、壓縮機等實驗提供了一種高效、準確測量高亞音速三維非定常流場的手段。

附圖說明

圖1是本發明實施例中的一種測量高亞音三維非定常流的錐頭四孔動態壓力探針的結構示意圖。

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-探針支桿，3-圓柱體，4-錐體，5-左孔，6-中孔，7-右孔，8-上孔，9-動態壓力傳感器的線纜。

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高亞音三維非定常流的錐頭四孔動態壓力探針，包括探針頭部(1)、支桿(2)，探針頭部(1)包括共底面的圓柱體(3)、錐體(4)，其內封裝4支動態壓力傳感器，在探針頭部(1)表面的同一側開有4個互不相通的壓力感受孔，其中圓柱體(3)側面開有3個壓力感受孔，分別為左孔(5)、中孔(6)、右孔(7)，探針頭部(1)的錐體(4)側面上，開有另一個壓力感受孔，為上孔(8)，4個壓力感受孔分別與探針頭部(1)內封裝的4個動態壓力傳感器連通。

探針支桿(2)為圓柱體，直徑8毫米，其內部開有圓型通道，直徑5毫米，探針頭部(1)內封裝的4個動態壓力傳感器的線纜(9)，通過探針支桿(2)內的管道引出探針尾部。

中孔(6)中心線、上孔(8)中心線與探針頭部(1)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90°。

在探針頭部(1)表面開有的4個壓力感受孔，左孔(5)、中孔(6)、右孔(7)和上孔(8)的直徑為0.6毫米。

中孔(6)圓心與探針頭部(1)錐體(4)底面圓弧的距離為1毫米。

上孔(8)圓心與探針頭部(1)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6毫米，長35毫米，探針頭部(1)圓柱體(3)軸線與探針支桿(2)軸線重合。

探針頭部(1)的錐體(4)錐角為80°。

本發明實施例中介紹的一種測量高亞音三維非定常流的錐頭四孔動態壓力探針，經過高亞音速校準風洞標定，可以獲得標定數據。實際測量高亞音速三維非定常流場時，該四孔動態壓力探針的4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，利用獲得的高亞音速校準風洞標定數據，進行數據處理，可以獲得高亞音速三維非定常來流的總壓、靜壓、偏轉角、俯仰角和馬赫數隨時間的變化。