一种测量跨音速二维流场的稳态温度压力组合探针的制作方法

本发明属于流场温度、压力测试技术领域，涉及跨音速二维流场的稳态温度、稳态压力测量装置，具体涉及一种测量跨音速二维流场的稳态温度压力组合探针，适用于离心压气机叶轮出口跨音速二维稳态流场的测试。

背景技术：

测量离心压气机叶轮出口的跨音速二维稳态流场，目前一般采用三孔压力探针，借助安装在机壳上的位移机构，带动三孔压力探针前往被测位置，进行测量。三孔压力探针只能提供来流总压、静压、偏转角和马赫数，由于三孔压力探针不能测得温度数据，不能从三孔压力探针测得的数据中计算得到来流速度数据。温度是表征来流热力学性质的重要参数，目前测量来流温度需要采用单独的总温探针，同样借助安装在机壳上的位移机构，带动总温探针前往被测位置，进行单独的测量。

现有的探针测量技术，由于不能同时测量离心压气机叶轮出口跨音速气流总温、总压、静压、偏转角和马赫数等参数，一方面测量时间长，试验成本高，重要的是来流工况可能会有一定的变化，另一方面不同探针的测点位置受位移机构定位的影响可能会有差异，不同探针测得的流动参数数据肯定不是来自同一流线的，在利用这些探针测量数据，组合计算出速度等参数时，就会带来数据误差，进而会给总的测量结果带来不可忽视的误差。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：针对目前离心压气机叶轮出口跨音速二维稳态流场测量试验中，采用独立的总温探针、三孔压力探针等不同的探针，分别进行测量，存在的测量时间长、试验成本高、测量工况一致性差、测量误差大的问题，提供了一种测量跨音速二维流场的稳态温度压力组合探针，本发明与现有的跨音速二维稳态流场测试用的压力探针相比，能同时测得来流温度、总压、静压、偏转角、马赫数和二维速度分量。

本发明的技术解决方案是：

1、一种测量跨音速二维流场的稳态温度压力组合探针，其特征在于：包括探针头部(1)、支杆(2)，所述探针头部(1)为四棱柱状结构，探针头部(1)的顶面(3)与探针支杆(2)自转轴线垂直。探针测量时探针头部(1)的迎风面包括正前平面(4)、左侧平面(5)和右侧平面(6)，背风面为圆柱弧面(7)；在探针头部(1)正前平面(4)、左侧平面(5)和右侧平面(6)各开有1个压力感受孔，分别为中孔(8)、左孔(9)、右孔(10)，这3个互不相通的压力感受孔，分别与3根引压管(11)封装在探针头部(1)内的一端各自连通，在中孔(8)的正下方开有温度感受孔(12)，其内部装有1支温度传感器。

2、进一步，探针支杆(2)为圆柱体，其内部开有圆型通道。

3、进一步，探针头部(1)中孔(8)中心线、温度感受孔(12)中心线与探针支杆(2)轴线在同一个平面上，左侧平面(5)与右侧平面(6)沿该平面对称，左孔(9)和右孔(10)沿该平面对称分布。

4、进一步，探针头部(1)的正前平面(4)宽1毫米至2毫米，左侧平面(5)和右侧平面(6)夹角为30°至70°。

5、进一步，探针头部(1)的中孔(8)圆心与探针头部(1)顶面(3)距离为1毫米至5毫米。

6、进一步，探针头部(1)中孔(8)、左孔(9)、右孔(10)直径为0.3毫米至1毫米。

7、进一步，温度感受孔(12)位于中孔(8)正下方，直径为1毫米至2毫米，温度感受孔(12)与中孔(8)距离为1毫米至3毫米。

8、进一步，探针头部(1)内的3根引压管(11)和温度传感器的线缆(13)经探针支杆(2)内通道，由探针尾部引出。

本发明的有益效果是：

与现有压力探针相比，本发明经过校准风洞标定，能同时测得跨音来流的稳态温度、总压、静压、偏转角、马赫数和二维速度数据，为叶轮机实验提供了一种高效、准确、全面测量跨音二维稳态流场参数的手段。

附图说明

图1是本发明的实施例中的测量跨音速二维流场的稳态温度压力组合探针的结构示意图。

图2是图1的左视图。

图3是图1的俯视图。

其中：1-探针头部，2-探针支杆，3-顶面，4-正前平面，5-左侧平面，6-右侧平面，7-圆柱弧面，8-中孔，9-左孔，10-右孔，11-引压管，12-温度感受孔，13-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跨音速二维流场的稳态温度压力组合探针，包括探针头部(1)、支杆(2)，探针头部(1)为四棱柱状结构，外接圆直径为6毫米，探针头部(1)高30毫米，探针头部(1)的顶面(3)与探针支杆(2)自转轴线垂直。探针测量时探针头部(1)的迎风面包括正前平面(4)、左侧平面(5)和右侧平面(6)，背风面为圆柱弧面(7)；在探针头部(1)正前平面(4)、左侧平面(5)和右侧平面(6)各开有1个压力感受孔，分别为中孔(8)、左孔(9)、右孔(10)，这3个互不相通的压力感受孔，分别与3根引压管(11)封装在探针头部(1)内的一端各自连通，在中孔(8)的正下方开有温度感受孔(12)，其内部装有1支温度传感器。

探针支杆(2)为圆柱体，直径8毫米，其内部开有圆型通道，直径5毫米。

探针头部(1)中孔(8)中心线、温度感受孔(12)中心线与探针支杆(2)轴线在同一个平面上，左侧平面(5)与右侧平面(6)沿该平面对称，左孔(9)和右孔(10)沿该平面对称分布。

探针头部(1)的正前平面(4)宽1毫米，左侧平面(5)和右侧平面(6)夹角为45°。

探针头部(1)的中孔(8)圆心与探针头部(1)顶面(3)距离为1毫米。

探针头部(1)中孔(8)、左孔(9)、右孔(10)的圆心在同一个平面上，直径为0.5毫米。

温度感受孔(12)位于中孔(8)正下方，直径为1毫米，温度感受孔(12)与中孔(8)距离为1毫米。

探针头部(1)内的3根引压管(11)和温度传感器的线缆(13)经探针支杆(2)内通道，由探针尾部引出。

本发明实施例中介绍的测量跨音速二维流场的稳态温度压力组合探针，经过跨音速校准风洞标定，可以获得标定数据。实际测量跨音速流场时，该稳态温度压力组合探针的3个压力感受孔、1支温度传感器能测得各自感受到的稳态压力、稳态温度，利用获得的跨音速校准风洞标定数据，进行数据处理，可以获得跨音来流的稳态温度、总压、静压、偏转角、马赫数和二维速度数据。