一种测量亚音速三维非定常流的楔头四孔动态压力探针的制作方法

本发明属于压力测试技术领域，涉及亚音速三维非定常流场的动态压力测量装置，具体涉及一种测量亚音速三维非定常流的楔头四孔动态压力探针，适用于亚音速压气机、风扇增压级、压缩机等进口、出口和级间三维非定常流场的测试。

背景技术：

亚音速压气机、风扇增压级、压缩机等进口、出口和级间三维流场，由于流体粘性、转子的旋转、叶尖间隙的存在、动静叶片排的交错排列等，本质上是非定常的。采用常规的稳态压力探针无法测量出流场的动态特性，热线风速仪能够测量出动态速度信号，但不能测量出压力信息。对于压气机、风扇、压缩机等叶轮机械，研究人员更希望获得进口、出口、级间的动态压力分布，用于验证设计和流场诊断，以便改进机器性能。

目前由于缺乏工程实用的动态测试技术，工程上一般采用五孔压力探针等稳态测量技术，借助安装在机匣上的位移机构，带动压力探针前往被测位置，测量亚音速三维流场。稳态五孔压力探针由于其内部存在较长的引压管，形成的容腔效应阻尼掉了被测流场的动态压力信息，不能获得真实反映被测流场的总压、静压、偏转角、俯仰角和马赫数随时间的变化规律。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：针对目前工程上亚音速压气机、压缩机、风扇增压级等进口、出口、级间三维非定常流场测量手段缺乏问题，发明一种动态响应快、可以测得亚音速压气机、风扇增压级、压缩机等进口、出口、级间等亚音速三维非定常流场的楔头四孔动态压力探针，能够测出被测流场的总压、静压、偏转角、俯仰角和马赫数随时间的变化规律。

本发明的技术解决方案是：

1、一种测量亚音速三维非定常流的楔头四孔动态压力探针，其特征在于：包括探针头部(1)、支杆(2)，所述探针头部(1)包括共底面的圆柱体(3)、圆柱斜切体(4)，其内封装4支动态压力传感器，在探针头部(1)表面的同一侧开有4个互不相通的压力感受孔，其中圆柱体(3)侧面开有3个压力感受孔，分别为左孔(5)、中孔(6)、右孔(7)，探针头部(1)的圆柱斜切体(4)斜面上，开有另一个压力感受孔，为上孔(8)，4个压力感受孔分别与探针头部(1)内封装的4个动态压力传感器连通。

2、进一步，探针支杆(2)为圆柱体，其内部开有圆型管道，探针头部(1)内封装的4个动态压力传感器的线缆(9)，通过探针支杆(2)内的管道引出探针尾部。

3、进一步，中孔(6)中心线、上孔(8)中心线与探针头部(1)圆柱体(3)的轴线在同一个平面上，左孔(5)和右孔(7)沿该平面对称分布，左孔(5)圆心和右孔(7)圆心在探针头部(1)圆柱体(3)表面上的圆周夹角为70°至110°。

4、进一步，在探针头部(1)表面开有的4个压力感受孔，左孔(5)、中孔(6)、右孔(7)和上孔(8)的直径为0.6毫米至1.5毫米。

5、进一步，中孔(6)圆心与探针头部(1)圆柱斜切体(4)斜面圆弧最低点的距离为1毫米至5毫米。

6、进一步，上孔(8)圆心与探针头部(1)圆柱斜切体(4)斜面圆弧最低点的距离为2毫米至5毫米。

7、进一步，探针头部(1)的圆柱体(3)的直径为4毫米至8毫米，长10毫米至45毫米，探针头部(1)圆柱体(3)轴线与探针支杆(2)轴线重合。

8、进一步，探针头部(1)的圆柱斜切体(4)斜面与圆柱体(3)轴线的夹角为36°至54°。

本发明的有益效果是：

与现有的压力探针相比，本发明经过校准风洞标定，能同时测得亚音速三维非定常流场的总压、静压、偏转角、俯仰角和马赫数随时间的变化，为亚音速压气机、风扇增压级、压缩机等实验提供了一种高效、准确测量亚音速三维非定常流场的手段。

附图说明

图1是本发明实施例中的一种测量亚音速三维非定常流的楔头四孔动态压力探针的结构示意图。

图2是图1的左视图。

图3是图2的A向视图。

其中：1-探针头部，2-探针支杆，3-圆柱体，4-圆柱斜切体，5-左孔，6-中孔，7-右孔，8-上孔，9-动态压力传感器的线缆。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细阐述。

如图1所示，本实施例中介绍了一种测量亚音速三维非定常流的楔头四孔动态压力探针，包括探针头部(1)、支杆(2),探针头部(1)包括共底面的圆柱体(3)、圆柱斜切体(4)，其内封装4支动态压力传感器，在探针头部(1)表面的同一侧开有4个互不相通的压力感受孔，其中圆柱体(3)侧面开有3个压力感受孔，分别为左孔(5)、中孔(6)、右孔(7)，探针头部(1)的圆柱斜切体(4)斜面上，开有另一个压力感受孔，为上孔(8)，4个压力感受孔分别与探针头部(1)内封装的4个动态压力传感器连通。

探针支杆(2)为圆柱体，其内部开有圆型管道，探针头部(1)内封装的4个动态压力传感器的线缆(9)，通过探针支杆(2)内的管道引出探针尾部。

中孔(6)中心线、上孔(8)中心线与探针头部(1)圆柱体(3)的轴线在同一个平面上，左孔(5)和右孔(7)沿该平面对称分布，左孔(5)圆心和右孔(7)圆心在探针头部(1)圆柱体(3)表面上的圆周夹角为90°。

在探针头部(1)表面开有的4个压力感受孔，左孔(5)、中孔(6)、右孔(7)和上孔(8)的直径为0.6毫米。

中孔(6)圆心与探针头部(1)圆柱斜切体(4)斜面圆弧最低点的距离为1毫米。

上孔(8)圆心与探针头部(1)圆柱斜切体(4)斜面圆弧最低点的距离为2毫米。

探针头部(1)的圆柱体(3)的直径为6毫米，长35毫米，探针头部(1)圆柱体(3)轴线与探针支杆(2)轴线重合。

探针头部(1)的圆柱斜切体(4)斜面与圆柱体(3)轴线的夹角为48°。

本发明实施例中介绍的一种测量亚音速三维非定常流的楔头四孔动态压力探针，经过亚音速校准风洞标定，可以获得标定数据。实际测量亚音速三维非定常流场时，该四孔动态压力探针的4支动态压力传感器同时测得各自感受到的非定常压力数据，利用获得的亚音速校准风洞标定数据，进行数据处理，可以获得亚音速三维非定常来流的总压、静压、偏转角、俯仰角和马赫数随时间的变化。