CN113267313B - 一种测压耙及其稳定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测压耙及其稳定方法，用于解决在风洞试验过程中，测压耙的总压管、静压管摆动所带来的试验精度降低的问题。该测压耙包括耙体、测量组件，所述测量组件为至少两组且测量组件布置于耙体上；所述测量组件包括总压管、静压管、第一稳压装置、第二稳压装置，所述总压管为至少两个；所述第一稳压装置的第一侧边连接管套设在总压管上且第一稳压装置能与总压管保持相对静止；所述第二侧边连接管套设在总压管上且第二稳压装置能与总压管保持相对静止，所述第三侧边连接管套设在静压管上且第二稳压装置能与静压管保持相对静止。采用本发明，相同状态不同车次试验的重复性吻合很好，计算的出口Ma数和内流阻力系数精度得到明显提升。

Description

一种测压耙及其稳定方法

技术领域

本申请涉及风洞试验领域，具体为一种测压耙及其稳定方法。

背景技术

通气模型试验的目的是获取模拟进口流态的全模气动力数据，或者是获取进气影响修正量。通气模型能较好地模拟进口流态，但通气模型试验要测量出口气流参数并扣除内阻，增加了试验的复杂和产生误差的环节。

在高速风洞中，通气模型测力试验通常采用尾支杆支撑方式；为了测定通气模型的内流阻力系数，并将其从天平阻力测值中扣除，必须测量通气模型出口气流的总、静压。通气模型出口气流的总、静压一般采用总、静压排管，进行测量。理论上，测量截面应在出口截面，但为了避免试验中模型抖动时破坏总压排管，测量截面也可在出口截面后0.5mm~1.0mm处（出口截面是指通气模型内通道的出口截面，是在总压排管外部）。总压管口应位于此截面，静压管上的静压孔，应略靠前（总压排管为平头，在前缘会产生脱体激波，为避免脱体激波对静压测量的影响，静压排管的静压孔要比总压排管前缘位置靠前），以避免出口气流为超声速时总压管头所产生的激波的影响。由于风洞试验的通气模型内壁边界层的影响，出口截面总压分布不均匀，应布置较多的总压管，总压管可按等面积分布。总压管和静压管可用外径1.2mm、内径0.8mm的不锈钢管制造。总压管口平面应垂直于管轴线。静压管前端应做成10°圆锥，在肩部后10倍管径处上、下方开φ0.3mm~φ0.4mm的静压孔（静压管如图5中带尖头的测压管，尖头的目的为气流修型，通常在尖头后等直段肩部后10倍管径处上下方开孔，用于测量静压值）。

目前，常用的测压耙由耙体、总压管、静压管组成。其中，耙体由两半组成，由螺钉连接固定在支杆上。

在测压耙中，两半耙体由螺钉连接固定在支杆上，耙体前端的总压管、静压管类似于悬臂梁结构。发明人前期试验研究表明，总压管、静压管悬臂长度对测量的内阻、流量系数影响较大，总压管、静压管长度100mm以上可减小此部分影响。总压管、静压管前端位于模型出口截面，出口截面为超声速情况下，气流的大动压会导致总压管、静压管出现较大抖动，引起相同状态不同车次测量的总压、静压值差异较大，严重影响试验数据的精度。

为此，迫切需要一种新的方法和/或装置，以解决上述问题。

发明内容

本申请的发明目的在于，提供一种测压耙及其稳定方法，以解决在风洞试验过程中，测压耙的总压管、静压管摆动所带来的试验精度降低的问题。

为了实现上述目的，本申请采用如下技术方案：

一种测压耙，包括耙体、测量组件，所述测量组件为至少两组且测量组件布置于耙体上；

所述测量组件包括总压管、静压管、第一稳压装置、第二稳压装置，所述总压管为至少两个；

所述第一稳压装置包括第一中间连接段、与总压管相配合的第一侧边连接管，所述第一中间连接段包括第一中间部、第一导流部，所述第一导流部为第一组且第一组为两个；沿总压管的轴向方向，第一导流部对称设置在第一中间部两侧；

所述第一侧边连接管呈管状且第一侧边连接管的轴向与总压管的轴向相平行，所述第一侧边连接管为第二组且第二组为至少两个，所述第一侧边连接管分别设置在第一中间连接段两端；

所述第一稳压装置的第一侧边连接管套设在总压管上且第一稳压装置能与总压管保持相对静止；

所述第二稳压装置包括第二中间连接段、与总压管相配合的第二侧边连接管、与静压管相配合的第三侧边连接管，所述第二中间连接段包括第二中间部、第二导流部，所述第二导流部为第三组且第三组为两个；沿总压管的轴向方向，第二导流部对称设置在第二中间部两侧；

所述第二侧边连接管、第三侧边连接管分别呈管状，所述第二侧边连接管的轴向、第三侧边连接管的轴向、静压管的轴向相互平行，所述第二侧边连接管、第三侧边连接管分别设置在第二中间连接段两端；

所述第二侧边连接管套设在总压管上且第二稳压装置能与总压管保持相对静止，所述第三侧边连接管套设在静压管上且第二稳压装置能与静压管保持相对静止。

所述第一侧边连接管的内径与总压管的外径相同。

所述第二侧边连接管的内径与总压管的外径相同，所述第三侧边连接管的内径与静压管的外径相同。

所述第一导流部呈楔子状。

所述第二导流部呈楔子状。

沿总压管的轴线方向，所述第一中间连接段、第二中间连接段分别呈中间厚两边薄的状态。

所述第一导流部沿垂直于第一中间连接段所在平面的剖面、第二导流部沿垂直于第二中间连接段所在平面的剖面分别呈三角形。

沿总压管的轴线方向，所述第一中间部、第一导流部、第二中间部、第二导流部的长度分别≤5mm。

还包括粘结件，所述粘结件分别将第一稳压装置与总压管之间、第二稳压装置与总压管之间、第二稳压装置与静压管之间固定连接。

所述粘结件由胶水固化而成。

粘结件分别设置在第一稳压装置、第二稳压装置的逆风侧。

前述测压耙的稳定方法，包括如下步骤：

a、初步安装

将静压管、总压管分别与耙体相连，完成测压耙的初步安装；

b、总压管稳定

在一个测量组件内，第一稳压装置两端的第一侧边连接管分别套设在总压管上；

c、静压管稳定

在一个测量组件内，第二稳压装置上的第二侧边连接管套设在总压管上，第二稳压装置上的第三侧边连接管套设在静压管上，总压管、静压管之间通过第一稳压装置、第二稳压装置连为一体；

d、重复步骤b、c，完成所有测量组件内总压管、静压管的安装。

还包括如下步骤：

e、待步骤d完成后，开展超声速风洞试验，进行总压、静压值测量。

所述步骤b中，通过粘结件将第一稳压装置与总压管固定连接；

所述步骤c中，通过粘结件将静压管与第二稳压装置、第二稳压装置与总压管分别固定连接。

所述步骤b中，粘结件设置在第一稳压装置的逆风侧；

所述步骤c中，粘结件设置在第二稳压装置的逆风侧。

针对前述问题，本申请提供一种测压耙及其稳定方法，其涉及一种总压管、静压管稳定方法，用于解决在风洞试验过程中，测压耙摆动导致的试验数据准确度降低的问题。

与现有的测压耙相比，本发明提出的测压耙及总压管、静压管稳定方法，有效降低了出口截面超声速对应的大动压所带来的总压、静压管随机摆动的现象，解决了测压耙在风洞试验过程中抖动的问题。

本发明提供的测压耙和测压耙稳定方法已经过2m量级模型、1m量级模型，Ma≤4的试验验证，采用本发明的稳定方法，相同状态下不同车次的模型底部出口流量系数和内流阻力系数偏差较小，模型的前体阻力系数精度提升明显。这表明，采用本发明，相同状态不同车次试验的重复性吻合很好，计算的出口Ma数和内流阻力系数精度得到明显提升。

附图说明

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代。

图1为实施例1中测压耙的立体状态示意图。

图2为图1的主视图。

图3为图2的后视图。

图4为实施例1中总压管与静压管通过第二稳压装置连接的立体状态示意图。

图5为图4的主视图。

图6为实施例1中第二稳压装置的结构示意图。

图7为实施例1中总压管之间通过第一稳压装置连接的立体状态示意图。

图8为图7的主视图。

图9为实施例1中第一稳压装置的结构示意图。

图10为实施例1中单个测量组件的立体状态示意图。

图中标记：1、总压管，2、静压管，3、第一稳压装置，4、第二稳压装置，5、第一中间连接段，6、第一侧边连接管，7、第一中间部，8、第一导流部，9、耙体，20、第二中间连接段，21、第二侧边连接管，22、第三侧边连接管，23、第二中间部，24、第二导流部。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

实施例1

本实例提供一种测压耙，其包括耙体9、测量组件，测量组件布置于耙体9上。其中，测量组件包括总压管1、静压管2、第一稳压装置3、第二稳压装置4。每组测量组件包含一个静压管2和若干个总压管1。

本实施例测压耙稳定方法的操作步骤如下。

（1）初步安装

根据设计要求，测量组件可以为多组。在一个实例中，测量组件为四组，每组包含一个静压管2、四个总压管1，四个总压管1分为两组且总压管1均布于静压管2两侧。

将静压管2、总压管1分别与耙体9相连，完成测压耙的初步安装。

（2）总压管稳定

为此，本申请设计了全新的第一稳压装置3，如图7~图9所示。

第一稳压装置3包括第一中间连接段5、与总压管1相配合的第一侧边连接管6，第一中间连接段5包括第一中间部7、第一导流部8，第一导流部8为第一组且第一组为两个；沿总压管1的轴向方向，第一导流部8对称设置在第一中间部7两侧。第一侧边连接管6呈中空管状，第一侧边连接管6的轴向与总压管1的轴向相平行。第一侧边连接管6为第二组且第二组为至少两个，第一侧边连接管6分别设置在第一中间连接段5两端。同时，第一稳压装置3的第一侧边连接管6套设在总压管1上，且第一稳压装置3能与总压管1保持相对静止。

第一稳压装置3将总压管1套接，第一稳压装置3的第一侧边连接管6孔径与总压管1直径相同（即第一侧边连接管6的内径与总压管1的外径相同）。为防止第一稳压装置3沿总压管1轴向移动，第一稳压装置3与总压管1套接后，用胶水在第一稳压装置3的后缘粘接（该结构中，胶水凝固后形成粘结件）。本实施例中，第一侧边连接管6、第一中间连接段5沿总压管1轴向的长度相同。

本实施例中，在一个测量组件内，第一稳压装置3两端的第一侧边连接管6分别套设在总压管1上；如图所示，在一个测量组件内，四个总压管1分为两组且两组总压管1位于静压管2两侧；单侧两个静压管2之前通过第一稳压装置3相连。第一稳压装置3沿总压管1轴向的长度不大于5mm，第一中间连接段5前后缘采用导斜角处理（本实施例中，第一导流部8呈楔子状，且第一导流部8较厚的一端与第一中间部7相连），以减小超声速气流引起的激波、膨胀波对测力试验结果的影响。该结构中，沿总压管1的轴线方向，第一中间连接段5呈中间厚两边薄的状态。

（3）静压管稳定

本申请还设计了一种第二稳压装置4，如图4~图6所示。

第二稳压装置4包括第二中间连接段20、与总压管1相配合的第二侧边连接管21、与静压管2相配合的第三侧边连接管22。第二中间连接段20包括第二中间部23、第二导流部24，第二导流部24为第三组且第三组为两个；沿总压管1的轴向方向，第二导流部24对称设置在第二中间部23两侧。第二侧边连接管21、第三侧边连接管22分别呈管状，第二侧边连接管21的轴向、第三侧边连接管22的轴向、静压管2的轴向相互平行，第二侧边连接管21、第三侧边连接管22分别设置在第二中间连接段20两端。

本实施例中，第二稳压装置4整体呈V型，其包括两个第二中间连接段20、两个第二侧边连接管21，两个第二中间连接段20之间共用一个第三侧边连接管22。在一个测量组件内，第二侧边连接管21套设在总压管1上，第三侧边连接管22套设在静压管2上；如图4所示，第二稳压装置4中心的第三侧边连接管22套设在静压管2上，第三侧边连接管22分别通过两个第二中间连接段20对应与第二侧边连接管21相连为一体，第二稳压装置4两侧的第二侧边连接管21分别套设在总压管1上，第二侧边连接管21与总压管1之间、第三侧边连接管22与静压管2之间分别保持相对静止。第二侧边连接管21的内径与总压管1的外径相同，第三侧边连接管22的内径与静压管2的外径相同。

本实施例中，第二稳压装置4将静压管2和靠近支杆的两根总压管1套接，为防止第二稳压装置4沿静压管2、总压管1的轴向移动，第二稳压装置4与静压管2、总压管1套接后用胶水在后缘粘接。本实施例中，第二侧边连接管21、第二中间连接段20、第三侧边连接管22沿静压管2轴向的长度相同。第二稳压装置4沿静压管2轴向长度不大于5mm，前后缘导斜角处理（本实施例中，第二导流部24呈楔子状，且第二导流部24较厚的一端与第二中间部23相连），以减小超声速气流引起的激波、膨胀波对测力试验结果的影响。

在一个测量组件内，总压管1、静压管2之间通过第一稳压装置3、第二稳压装置4连为一体。单个测量组件的立体状态示意图如图10所示，整个测压靶如图1~图3所示。

（4）重复步骤（2）、（3），完成所有测量组件内总压管1、静压管2的安装。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (10)

1.一种测压耙，其特征在于，包括耙体、测量组件，所述测量组件为至少两组且测量组件布置于耙体上；

所述测量组件包括总压管、静压管、第一稳压装置、第二稳压装置，所述总压管为至少两个；

所述第一稳压装置包括第一中间连接段、与总压管相配合的第一侧边连接管，所述第一中间连接段包括第一中间部、第一导流部，所述第一导流部为第一组且第一组为两个；沿总压管的轴向方向，第一导流部对称设置在第一中间部两侧；

所述第一侧边连接管呈管状且第一侧边连接管的轴向与总压管的轴向相平行，所述第一侧边连接管为第二组且第二组为至少两个，所述第一侧边连接管分别设置在第一中间连接段两端；

所述第一稳压装置的第一侧边连接管套设在总压管上且第一稳压装置能与总压管保持相对静止；

所述第二稳压装置包括第二中间连接段、与总压管相配合的第二侧边连接管、与静压管相配合的第三侧边连接管，所述第二中间连接段包括第二中间部、第二导流部，所述第二导流部为第三组且第三组为两个；沿总压管的轴向方向，第二导流部对称设置在第二中间部两侧；

所述第二侧边连接管、第三侧边连接管分别呈管状，所述第二侧边连接管的轴向、第三侧边连接管的轴向、静压管的轴向相互平行，所述第二侧边连接管、第三侧边连接管分别设置在第二中间连接段两端；

所述第二侧边连接管套设在总压管上且第二稳压装置能与总压管保持相对静止，所述第三侧边连接管套设在静压管上且第二稳压装置能与静压管保持相对静止。

2.根据权利要求1所述测压耙，其特征在于，所述第一导流部呈楔子状。

3.根据权利要求1所述测压耙，其特征在于，所述第二导流部呈楔子状。

4.根据权利要求1所述测压耙，其特征在于，沿总压管的轴线方向，所述第一中间连接段、第二中间连接段分别呈中间厚两边薄的状态。

5.根据权利要求1所述测压耙，其特征在于，沿总压管的轴线方向，所述第一中间部、第一导流部、第二中间部、第二导流部的长度分别≤5mm。

6.根据权利要求1~5任一项所述测压耙，其特征在于，还包括粘结件，所述粘结件分别将第一稳压装置与总压管之间、第二稳压装置与总压管之间、第二稳压装置与静压管之间固定连接。

7.前述权利要求1~6任一项所述测压耙的稳定方法，其特征在于，包括如下步骤：

a、初步安装

将静压管、总压管分别与耙体相连，完成测压耙的初步安装；

b、总压管稳定

在一个测量组件内，第一稳压装置两端的第一侧边连接管分别套设在总压管上；

c、静压管稳定

在一个测量组件内，第二稳压装置上的第二侧边连接管套设在总压管上，第二稳压装置上的第三侧边连接管套设在静压管上，总压管、静压管之间通过第一稳压装置、第二稳压装置连为一体；

d、重复步骤b、c，完成所有测量组件内总压管、静压管的安装。

8.根据权利要求7所述稳定方法，其特征在于，还包括如下步骤：

e、待步骤d完成后，开展超声速风洞试验，进行总压、静压值测量。

9.根据权利要求7所述稳定方法，其特征在于，所述步骤b中，通过粘结件将第一稳压装置与总压管固定连接；

所述步骤c中，通过粘结件将静压管与第二稳压装置、第二稳压装置与总压管分别固定连接。

10.根据权利要求9所述稳定方法，其特征在于，所述步骤b中，粘结件设置在第一稳压装置的逆风侧；

所述步骤c中，粘结件设置在第二稳压装置的逆风侧。

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