一种测量亚音速二维流场的四孔探针的制作方法

本发明涉及叶轮机械试验测试领域，特别是一种测量亚音速二维流场的四孔探针，本发明能同时测量二维亚音速流场总温、总压、流速和流动方向等流场参数，经过校准标定能够实现精确测量。

背景技术：

在叶轮机械流场测量领域，三孔压力探针和总温探针有着广泛的应用。使用三孔压力探针能够进行总压、静压、马赫数、流动方向的测量。三孔压力探针不能进行温度测量，因此无法通过三孔压力探针测得的数据计算得到流场的流速。目前测量来流温度通常采用单独的总温探针，总温探针可以测得来流的总温。

现有的二维流场测试技术，通常分别使用三孔压力探针和总温探针进行压力和温度的测量，采用多根探针增大了探针对流场的干扰，测试成本高、时间长、操作复杂，并且由于不同探针测得的参数无法保证来自同一流线，因此计算流速时就会产生额外的误差，从而会降低试验测试的精度。本发明提出一种测量亚音速二维流场的四孔探针，使用单个探针即可同时进行流场的压力和温度测量。使用中，本发明测量亚音速二维流场的四孔探针，能够同时测得二维亚音速流场的总温、总压、流速和流动方向等参数。本发明经过校准标定之后进行流场测量，能够很好地满足叶轮机测试的要求。

技术实现要素：

本发明主要解决的技术问题是：针对目前叶轮机试验测试中，温度探针和压力探针总是被分开单独使用，试验时间长、成本高、操作复杂等问题，本发明提出一种测量亚音速二维流场的四孔探针，使用单个探针即可同时进行二维流场的压力和温度测量。与现有的探针测试技术相比，本发明能够同时测得二维亚音速流场的总温、总压、流速和流动方向。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种测量亚音速二维流场的四孔探针，其特征在于，所述探针包括探针支杆(1)、探针头部(2)、过渡段(3)、引压管(4)和温度传感器线缆(5)；所述探针支杆(1)和探针头部(2)均为圆柱形，探针头部(2)通过过渡段(3)安装在探针支杆(1)上；探针头部(2)的圆柱面开有四个感受孔，分别为压力感受孔1(6)、压力感受孔2(7)、压力感受孔3(8)和一个温度感受孔(9)，三个压力感受孔分别与探针头部(2)内封装的引压管(4)连通，温度感受孔(9)同探针头部(2)内封装的温度传感器相连；引压管(4)和温度传感器线缆通过探针支杆(1)内通道引出探针尾部。

进一步，压力感受孔1(6)、压力感受孔2(7)和压力感受孔3(8)均为圆形孔；三个孔互不相通，分别和探针头部(2)内的三个引压管(4)相连；三个孔的圆心所在的平面与柱体底面平行，距离为1～5mm。

进一步，压力感受孔1(6)、压力感受孔3(7)沿压力感受孔2(8)中心线和柱体中心线所在的平面对称分布，直径相同，均为0.2～2毫米，压力感受孔1(6)和压力感受孔3(7)中心线夹角为60°～100°。

进一步，温度感受孔(9)同探针内部封装的温度传感器相连；温度感受孔(9)直径为0.5～3毫米，温度感受孔(9)圆心同压力感受孔2(7)圆心之间的距离为压力感受孔2(7)直径的1.1倍～2倍。

进一步，探针支杆(1)为圆柱形结构，探针支杆(1)内开有通道，引压管(4)和温度传感器线缆(5)通过探针支杆(1)内的通道引出探针尾部。

进一步，温度感受孔(9)的位置可以在压力感受孔2(7)的正上方，也可以在压力感受孔2(7)的正下方。

进一步，温度传感器可以是热电偶，也可以是热电阻。

本发明的有益效果是：

本发明测量亚音速二维流场的四孔探针，能够测量二维流场总温、总压、流速和流动方向，使用单个探针即可完成这些参数的测量；使用本发明进行流场测试，无需使用多种不同探针组合测量，能够有效地减少探针的使用数目；由于减少了探针的使用数目，使得探针对流场的干扰大大减小；减小了探针的使用数目，使得试验测试操作更加便捷，试验测试结果误差更小；能够有效地减少试验测试的成本；能够真实地反应同一测点位置的总温、总压等流场参数，减小测点距离过大带来的误差。

附图说明

图1是本发明测量亚音速二维流场的四孔探针示意图。

图2是图1的俯视图。

其中：1-探针头部，2-探针支杆，3-过渡段，4-引压管，5-温度传感器线缆，6-压力感受孔1，7-压力感受孔2，8-压力感受孔3，9-温度感受孔。

具体实施方式

下面通过实施例，结合附图对本发明的测量亚音速二维流场的四孔探针进行详细阐述，以使本发明的特征和优点能够更易于被本领域的技术人员理解，从而能够对本发明的保护范围做出更清楚明确的界定。

如附图所示，本实施例中介绍了一种测量亚音速二维流场的四孔探针，包括探针支杆(1)、探针头部(2)、过渡段(3)、引压管(4)和温度传感器线缆(5)，所述探针支杆(1)和探针头部(2)均为圆柱形，探针头部(2)通过过渡段(3)安装在探针支杆(1)上，探针头部(2)的圆柱面开有三个压力感受孔和一个温度感受孔，三个压力感受孔分别与探针头部(2)内封装的引压管连通，温度感受孔(9)同探针内部的温度传感器相连，引压管(4)和温度传感器线缆(5)通过探针支杆(1)内通道引出探针尾部。压力感受孔2(7)可以测量来流总压，温度感受孔(9)同探针内部封装的温度传感器相连，可以进行总温测量。

如附图1所示，本发明测量亚音速二维流场的四孔探针头部为圆柱体。试验测试中，将本发明的四孔探针头部探入被测得流场中，使得探针感受孔2(7)正对来流。探针支杆(1)起到支承的作用。探针的压力感受孔2(7)可以测得来流总压，压力感受孔1(6)、压力感受孔2(7)和压力感受孔3(8)组合起来可以测得二维流场来流马赫数和流动方向。温度感受孔(9)同探针内部封装的温度传感器相连，可以测得来流总温，结合温度感受孔测得的数据可以计算得出来流的流速。

技术特征：

技术总结
本发明属于叶轮机械测试技术领域，公开了一种测量亚音速二维流场的四孔探针，包括探针支杆1、探针头部2、过渡段3、引压管4和温度传感器线缆5，所述探针支杆1和探针头部2均为圆柱形，探针头部2通过过渡段3安装在探针支杆1上，探针头部2的圆柱面开有三个压力感受孔和一个温度感受孔，三个压力感受孔分别与探针头部2内封装的引压管连通，温度感受孔9同探针内部的温度传感器相连，引压管4和温度传感器线缆5通过探针支杆1内通道引出探针尾部。与现有的探针相比，本发明经过校准标定，可同时测量二维亚音速流场的总温、总压、流速、流动方向等参数，可以实现精确测量。

技术研发人员：马宏伟;姜逸轩
受保护的技术使用者：北京航空航天大学
技术研发日：2017.03.27
技术公布日：2017.07.04