一种测量三维复杂流场的半球头十二孔稳态压力探针的制作方法

本发明属于压力测试技术领域，涉及三维非定常流场的动态压力测量装置，具体涉及一种测量三维复杂流场的半球头十二孔稳态压力探针，适用于测量航空发动机、压气机、风扇等在逼喘过程中叶片排进口、出口、级间存在回流的三维复杂流场，也适用于测量来流方向不明、来流方向变化较大、探针安装后没法调整安装角度、存在回流的三维复杂流场。

背景技术：

压力探针，如五孔压力探针、七孔压力探针等，以其结构简单、结实耐用、易于操作等优点广泛应用于航空发动机、燃气轮机、压缩机、风机、泵等内三维流场测量。由于结构和气动特性的限制，五孔压力探针测量来流方向的范围受到限制，偏转角一般不超过±45°，七孔压力探针测量来流的偏转角范围也不超过±70°。

在测量来流方向不明的流场，如果这些探针安装时没有大致对准来流方向，超过探针有效的角度测量范围，那么虽然从压力感受孔测量获得数据，但没法计算出气流方向、总压、静压等流动参数。

航空发动机、压气机、风扇等逼喘过程中，叶片排进口、出口或叶片排间三维流场存在回流，常用的五孔压力探针或七孔压力探针无法准确测量该区域的气流偏转角、俯仰角、总压、静压、马赫数，目前缺乏工程实用的能兼顾测量回流的三维稳态压力探针技术。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：针对目前缺乏工程实用的能兼顾测量回流的三维稳态压力探针技术，发明一种测量三维复杂流场的半球头十二孔稳态压力探针，能测量出航空发动机、压气机、风扇等进口、出口或叶片排间存在回流时气流的偏转角、俯仰角、总压、静压、马赫数等稳态数据。

本发明的技术解决方案是：

1、一种测量三维复杂流场的半球头十二孔稳态压力探针，其特征在于：包括探针头部(1)和支杆(2),所述探针头部(1)包括共底面的圆柱体(3)、半球体(4)，在探针头部圆柱体(3)侧面上开有8个互不相通的圆柱面压力感受孔(5)，在半球体(4)侧面上开有4个互不相通的球面压力感受孔(6)，12个压力感受孔分别与12根引压管(7)封装在探针头部(1)内的一端各自相通。

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12根引压管(7)，通过探针支杆(2)内的管道引出探针尾部。

3、进一步，在探针头部(1)圆柱体(3)侧面上开有的8个圆柱面压力感受孔(5)直径为0.5毫米至1.5毫米，相邻2个孔的中心线夹角为45°，这8个孔的中心线在同一个平面上，该平面垂直于探针头部(1)圆柱体(3)的轴线，与探针头部(1)半球体(4)底面的距离为1毫米至5毫米。

4、进一步，在探针头部(1)半球体(4)侧面上，沿圆周均匀开有4个球面压力感受孔(6)，直径为0.5毫米至1.5毫米，每个球面压力感受孔(6)的中心线与正下方对应的圆柱体(3)侧面上的一个正压力感受孔(5)的中心线、探针头部(1)圆柱体(3)的轴线在一个平面上，球面压力感受孔(6)圆心与半球体(4)底面圆弧的距离为2毫米至6毫米。

5、进一步，探针头部(1)的圆柱体(3)的直径为6毫米至10毫米，长10毫米至40毫米，探针头部(1)圆柱体(3)轴线与探针支杆(2)轴线重合。

本发明的有益效果是：

与现有的压力探针相比，本发明经过校准标定，能同时测得来流在偏转角±180°、俯仰角±30°范围内的总压、静压、马赫数、俯仰角、偏转角等稳态数据，适用于测量航空发动机、压气机、风扇等逼喘过程中叶片排进口、出口、级间存在回流的三维复杂流场，也适用于测量来流方向不明、来流方向变化较大、探针安装后没法调整安装角度、存在回流的三维复杂流场。

附图说明

图1是本发明实施例一中的测量三维复杂流场稳态参数的十二孔压力探针的结构示意图。

图2是三维流场来流偏转角、俯仰角的定义示意图。

其中：1-探针头部，2-探针支杆，3-圆柱体，4-半球体，5-圆柱面压力感受孔，6-球面压力感受孔，7-引压管。

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，本实施例一中介绍了一种测量三维复杂流场的半球头十二孔稳态压力探针，包括探针头部(1)和支杆(2)，探针头部(1)包括共底面的圆柱体(3)、半球体(4)，在探针头部圆柱体(3)侧面上开有8个互不相通的圆柱面压力感受孔(5)，在半球体(4)侧面上开有4个互不相通的球面压力感受孔(6)，12个压力感受孔分别与12根引压管(7)封装在探针头部(1)内的一端各自相通。

探针支杆(2)为圆柱体，直径10毫米，其内部开有圆型通道，直径8毫米，探针头部(1)内封装的12根引压管(7)，通过探针支杆(2)内的管道引出探针尾部。

在探针头部(1)圆柱体(3)侧面上开有的8个圆柱面压力感受孔(5)直径为0.5毫米，相邻2个孔的中心线夹角为45°，这8个孔的中心线在同一个平面上，该平面垂直于探针头部(1)圆柱体(3)的轴线，与探针头部(1)半球体(4)底面的距离为1毫米。

在探针头部(1)半球体(4)侧面上，沿圆周均匀开有4个球面压力感受孔(6)，直径为0.5毫米，每个球面压力感受孔(6)的中心线与正下方对应的圆柱体(3)侧面上的一个正压力感受孔(5)的中心线、探针头部(1)圆柱体(3)的轴线在一个平面上，球面压力感受孔(6)圆心与半球体(4)底面圆弧的距离为2毫米。

探针头部(1)的圆柱体(3)的直径为8毫米，长30毫米，探针头部(1)圆柱体(3)轴线与探针支杆(2)轴线重合。

本发明实施例中介绍的一种测量三维复杂流场的半球头十二孔稳态压力探针，经过校准标定，可以获得标定数据。实际测量三维复杂流场时，该半球头十二孔稳态压力探针的12个压力感受孔测得各自感受到的压力数据，利用获得的标定数据，进行数据处理，能测得三维来流在偏转角±180°、俯仰角±30°范围内的总压、静压、马赫数、俯仰角、偏转角的稳态数据，适用于测量航空发动机、压气机、风扇等逼喘过程中叶片排进口、出口、级间的三维复杂流场，也适用于测量来流方向不明、来流方向变化较大、探针安装后没法调整安装角度、存在回流的三维复杂流场。