CN212082825U - 一种测量高亚音三维稳态流场的全参数探针 - Google Patents

Abstract

本发明属于流场测试技术领域，公开了一种测量高亚音三维稳态流场的全参数探针，包括探针头部、压力感受孔、对流换热孔、温度感受器、绝热绝缘密封件、引压管、温度感受器线缆、温度感受器线缆引出通道、引压管引出通道和探针支杆。探针头部圆柱体迎风面上开有3个压力感受孔，钝头锥体迎风面上开有1个压力感受孔，将温度感受器放置在探针头部背风面的对流换热孔内，以保护温度感受器免受高速主流冲击。和现有探针相比，本发明能同时测得高亚音三维稳态流场的总温、静温、总压、静压、偏转角、俯仰角、马赫数、密度和三维速度，适用于高亚音压气机、风扇、压缩机等进口、出口和叶轮级间的三维稳态流场，可以实现高精度、精细化、多参数流场测量。

Description

一种测量高亚音三维稳态流场的全参数探针

技术领域

本发明属于流场测试技术领域，具体涉及一种测量高亚音三维稳态流场的全参数探针，适用于高亚音压气机、风扇、压缩机等进口、出口和叶轮级间的三维稳态流场的测量。

背景技术

对于高亚音速压气机、风扇、压缩机等进口、出口和叶轮级间的三维流场，由于转子旋转、叶尖间隙、动静叶片排的交错排列以及主流和尾迹、二次流的掺混等相互作用，导致流场混乱，呈现出非常强烈的三维性，因此想要准确测量高亚音速压气机、风扇、压缩机等进口、出口和叶轮级间的复杂三维流场参数，对研究人员来说一直是个挑战，目前针对复杂三维流场测量一般有以下两种方案。

一是单独采用五孔压力探针，借助安装在机匣上的位移机构，带动五孔压力探针前往被测位置进行测量，五孔压力探针只能测量来流总压、静压、偏转角、俯仰角和马赫数，但不能进行总温测量；还需要单独的总温探针，同样借助安装在机匣上的位移机构，带动总温探针前往被测位置，进行单独的总温测量。当单独使用五孔压力探针和总温探针时，一方面测量时间长，试验成本高，两次来流工况可能会发生一定的变化；另一方面不同探针的测点位置受位移机构定位的影响会导致两次测量的位置不同，因此两次探针所测的流场参数一定不是同一条流线，如果采用这些探针的测量数据组合计算速度，会导致极大的误差。

二是采用温度压力组合探针进行测量，传统的温度压力组合探针将温度感受器和压力感受孔同时布置在探针迎风面正对来流，这样需要占据探针表面比较大的空间，导致流场测量的空间分辨率较差。按照现有的总温探针或温度压力组合探针的设计思路，大多数是按照将温度感受器正对主流的要求设计的，温度探针头部采用滞止罩结构，收集来流，温度感受器放在滞止罩内。其缺点有：第一、来流直接冲击温度感受器，对于高亚音流场，由于流速很大，因此会对温度感受器造成巨大的冲击，非常容易损坏温度感受器，还易受来流中灰尘、油滴等杂质的影响而损害，导致测量可靠性很低；第二、总温测量的不敏感角范围小，当待测来流有较大偏转角时，气流无法充分滞止，同时温度感受器表面热交换不充分，总温测量误差较大；第三、通常通过增大温度感受器的尺寸来提高感受器的强度，再加上滞止罩的尺寸，这会导致探针尺寸较大，导致空间分辨率较差。

由于以上存在的测量问题，导致现有的探针无法实现对高亚音压气机、风扇、压缩机等进口、出口和叶轮级间的三维复杂流场精确测量，而研究人员希望能同时获得精细化、高精度的流场用于验证设计和诊断，以便设计改进。因此，急需一种具备高精度、高可靠性和全参数测量的探针，可用于高亚音压气机、风扇、压缩机等进口、出口和叶轮级间三维复杂流场的总温、静温、总压、静压、偏转角、俯仰角、马赫数、密度和速度等全参数测量。

发明内容

针对现有探针测量高亚音三维稳态流场时存在空间分辨率低、流场测量不够精细、测量误差大、测量精度低及温度感受器易损坏的问题，提出了一种可以同时测量高亚音三维稳态流场的总温、静温、总压、静压、偏转角、俯仰角、马赫数、密度和速度的全参数探针。本发明探针头部由圆柱和钝头圆锥组成，在圆锥面和圆柱面上共开设四个压力感受孔以实现三维流场参数测量，和现有的高亚音流场测量探针相比，钝头锥体可以有效减小对被测流场的影响及激波对测量结果的影响；此外，本发明摒弃了传统的总温探针的设计思路，而是基于申请人的多年研究，创造性的提出了将温度感受器放置在探针头部背风面对流换热孔内的布局和结构设计，并且使温度感受器正对压力感受中孔，能够保证同一流线的多参数的同时测量；还能有效减小气流对温度感受器的冲击及气流中夹杂的灰尘、油滴对温度感受器的影响，极大提高了温度感受器的寿命；加强了气流与温度感受器的对流换热，在较大的偏转角范围内温度恢复系数较高且稳定；在有限的探针头部尺寸下，实现流场全参数测量。最重要的是，和现有的高亚音流场测量探针相比，本发明可以同时测量高亚音三维稳态流场的总温、静温、总压、静压、偏转角、俯仰角、马赫数、密度和速度，具有高精度和高可靠性，可以实现流场精细化测量。

本发明的技术解决方案是：

1、一种测量高亚音三维稳态流场的全参数探针，由探针头部(1)、探针支杆(2)、圆柱体(3)、钝头锥体(4)、压力感受左孔(5)、压力感受中孔(6)、压力感受右孔(7)、压力感受上孔(8)、绝热绝缘密封件(9)、温度感受器(10)、对流换热左孔(11)，对流换热中孔(12)，对流换热右孔(13)、温度感受器线缆引出通道(14)、引压管引出通道(15)、温度感受器线缆(16)和引压管(17)组成，其特征在于：所述探针头部(1)包括共底面的圆柱体(3)、钝头锥体(4)，在探针头部(1)表面的迎风面上开有 4个互不相通的压力感受孔，其中在圆柱体(3)迎风面开有3个压力感受孔，分别为压力感受左孔(5)、压力感受中孔(6)、压力感受右孔(7)，在钝头锥体(4)的迎风面开有1个压力感受上孔(8)，在圆柱体 (3)背风面开有3个的对流换热孔，分别为对流换热左孔(11)、对流换热中孔(12)、对流换热右孔(13)，在对流换热中孔(12)中沿圆柱体(3)轴线方向开有温度感受器线缆引出通道(14)，温度感受器(10) 头部放置在对流换热中孔(12)内，绝热绝缘密封件(9)位于温度感受器线缆引出通道(14)中，用来固定温度感受器(10)。

2、进一步，圆柱体(3)的直径为2毫米至6毫米，长度为20毫米至60毫米，和圆柱体(3)共底面的钝头锥体(4)锥角为90°至120°，锥尖钝化后为四分之一球面结构，在圆柱体(3)内部沿圆柱体 (3)轴向开有四个互不相通的引压管引出通道(15)和一个温度感受器线缆引出通道(14)，四个引压管引出通道(15)分别和压力感受左孔(5)、压力感受中孔(6)、压力感受右孔(7)、压力感受上孔(8)连通，引压管(17)分别和压力感受左孔(5)、压力感受中孔(6)、压力感受右孔(7)、压力感受上孔(8) 连通并通过引压管引出通道(15)引出探针支杆(2)尾部，温度感受器线缆(16)通过温度感受器线缆引出通道(14)引出探针支杆(2)尾部，探针头部(1)的圆柱体(3)轴线与探针支杆(2)轴线重合。

3、进一步，压力感受左孔(5)、压力感受中孔(6)、压力感受右孔(7)、压力感受上孔(8)均为圆形，直径相同均为0.2毫米至1.2毫米，压力感受中孔(6)中心线、压力感受上孔(8)中心线与探针头部 (1)圆柱体(3)的轴线在同一平面上，压力感受左孔(5)和压力感受右孔(7)沿该平面对称分布，压力感受左孔(5)中心线和压力感受右孔(7)中心线共圆周面并和圆柱体(3)轴线相交，其圆周面与圆柱体(3)轴线垂直，压力感受左孔(5)圆心和压力感受右孔(7)圆心在圆柱体(3)表面上的圆周夹角为 60°至120°，压力感受中孔(6)圆心与钝头锥体(4)底面圆弧的距离为0.6毫米至1.2毫米，压力感受上孔(8)圆心与钝头锥体(4)底面圆弧距离为0.4毫米至1毫米。

4、进一步，对流换热中孔(12)中心线与压力感受中孔(6)中心线重合，对流换热左孔(12)和对流换热右孔(13)沿对流换热中孔(11)中心线对称分布，对流换热左孔(11)中心线、对流换热中孔(12) 中心线、对流换热右孔(13)中心线位于同一圆周面且相交于一点，该圆周面和圆柱体(3)轴线垂直，该交点靠近圆柱体(3)背风面一侧，和圆柱体(3)轴线的距离为0.3毫米至1毫米，对流换热左孔(11)、对流换热中孔(12)、对流换热右孔(13)均为圆形，对流换热中孔(12)直径为1毫米至2毫米，对流换热左孔(11)、对流换热右孔(13)直径为0.3毫米至0.8毫米，对流换热中孔(12)圆心与钝头锥体(4) 底面圆弧的距离为0.6毫米至1.2毫米，对流换热左孔(11)、对流换热右孔(13)的中心线夹角为160°。

5、进一步，温度感受器线缆引出通道(14)位于对流换热中孔(12)内，其轴线和圆柱体(3)轴线平行，和圆柱体(3)轴线距离为0.6毫米至2毫米，温度感受器(10)头部位于对流换热中孔(12)中心线上，依靠绝热绝缘密封件(9)固定。

6、本发明探针经过校准风洞标定后，获得探针校准曲线，实际测量中，基于压力感受左孔(5)、压力感受中孔(6)、压力感受右孔(7)、压力感受上孔(8)和温度感受器(10)测得的数据，再根据校准风洞标定获得的校准系数曲线及公式，通过数据处理，可以同时得到高亚音三维稳态流场的总温、静温、总压、静压、偏转角、俯仰角、马赫数、密度和速度等全参数，创造性的提出了将温度感受器(10)放置在探针头部(1)背风面的结构设计，提高了温度感受器(10)寿命和气流不敏感角范围，提高了空间分辨率，在有限的探针头部(1)尺寸下，实现了高亚音三维稳态流场的高精度、精细化、全参数测量。

本发明的有益效果是：

有益效果一：本发明可以同时测量高亚音三维稳态流场内的总温、静温、总压、静压、偏转角、俯仰角、马赫数、密度和速度，解决了传统测量方案分别采用五孔压力探针和总温探针带来的测量时间长、试验成本高、测量工况一致性差、测量误差大的问题。

有益效果二：现有的温度探针或温度压力组合探针将温度感受器正对主流，依靠来流滞止在温度感受器上进行温度测量，但是当主流为高亚音时，温度感受器会承受极大的冲击力，如果主流还夹杂灰尘、油滴等杂质时，易损害温度感受器。本发明基于申请人多年研究，创造性的将温度感受器放置在背风面的对流换热孔中，避免了高速来流直接冲击温度感受器，因此可以选择更小、更细的温度感受器以提高响应时间。此外探针头部两侧开有对流换热左孔和开有对流换热右孔，因此气流会在三个对流换热孔之间进行流动换热，可以加强温度感受器区域的对流换热以实现总温的准确测量。

有益效果三：现有的温度压力探针将温度感受器和压力感受孔同时放置在探针迎风面，这需要较大的布置空间，使得测量空间分辨率低。本探针将温度感受器放置在探针头部背风面，压力感受孔放置探针头部迎风面，温度感受器正对压力感受中孔，可以保证同一流线多参数同时测量，利用位移机构带动探针沿运动，即可实现多平面的流场参数测量，这可以保证足够高的空间分辨率。和现有的温度压力探针相比，可以实现精细化、高精度的流场测量。

有益效果四：传统的温度探针或温度压力组合探针将温度感受器正对来流，此时滞止区域很小，因此只有很窄的温度测量不敏感角。本发明探针头部背风面形成较大低速回流区和滞止高温区，较大的高温区意味着具有较宽的温度测量不敏感角。

附图说明

图1是本发明实施案例一中的一种测量高亚音三维稳态流场的全参数探针结构示意图。

图2是图1的后视图。

图3是图1的左视图的局部剖视图。

图4是图3的B向视图。

图5是图3的C向视图。

图6是图3的D向视图。

其中：1—探针头部，2—探针支杆，3—圆柱体，4—钝头锥体，5—压力感受左孔，6—压力感受中孔， 7—压力感受右孔，8—压力感受上孔，9—绝热绝缘密封件，10—温度感受器，11—对流换热左孔，12—对流换热中孔，13—对流换热右孔，14—温度感受器线缆引出通道，15—引压管引出通道，16—温度感受器线缆，17—引压管。

图7是本发明探针用于高亚音速压气机、风扇、压缩机等进口示意图。

其中：1—本发明探针，2—第一级静子，3—第一级转子，4—第二级静子。

图8是本发明实施案例二中的一种测量高亚音三维稳态流场的全参数探针结构示意图。

图9是图8的后视图。

图10是图8的左视图的局部剖视图。

图11是图10的B向视图。

图12是图10的C向视图。

图13是图10的D向视图。

其中：1—探针头部，2—探针支杆，3—圆柱体，4—钝头锥体，5—压力感受左孔，6—压力感受中孔， 7—压力感受右孔，8—压力感受上孔，9—绝热绝缘密封件，10—温度感受器，11—对流换热左孔，12—对流换热中孔，13—对流换热右孔，14—温度感受器线缆引出通道，15—引压管引出通道，16—温度感受器线缆，17—引压管。

图14是本发明探针高亚音速压气机、风扇、压缩机出口叶轮级间示意图。

其中：1—第一级转子，2—第一级静子，3—本发明探针，4—第二级静子。

具体实施方式

实施案例一：

针对高亚音速压气机进口，来流速度大，流场三维性相对较弱，因此探针头部(1)可以选择较大直径以保证强度和刚度；温度感受器可选择强度较大的铠装热电偶；压力感受孔(5、6、7、8)直径可选择较大直径，压力感受左孔(5)和压力感受右孔(7)之间可选择较大夹角，因此可采用下述实施方式：

图1至图6为本发明的一种测量高亚音三维稳态流场的全参数探针结构示意图，图7是本发明探针用于高亚音速压气机进口示意图。本发明由探针头部(1)、探针支杆(2)、共底面的圆柱体(3)、钝头锥体 (4)、压力感受左孔(5)、压力感受中孔(6)、压力感受右孔(7)、压力感受上孔(8)、绝热绝缘密封件 (9)、温度感受器(10)、对流换热左孔(11)、对流换热中孔(12)、对流换热右孔(13)、温度感受器线缆引出通道(14)、引压管引出通道(15)、温度感受器线缆(16)和引压管(17)组成，其特征在于：所述探针头部(1)包括共底面的圆柱体(3)、钝头锥体(4)，在探针头部(1)表面的迎风面上开有4个互不相通的压力感受孔，其中在圆柱体(3)迎风面开有3个压力感受孔，分别为压力感受左孔(5)、压力感受中孔(6)、压力感受右孔(7)，在钝头锥体(4)的迎风面开有1个压力感受上孔(8)，在圆柱体(3) 背风面开有3个的对流换热孔，分别为对流换热左孔(11)，对流换热中孔(12)，对流换热右孔(13)，在对流换热中孔(12)中沿圆柱体(3)轴线方向开有温度感受器线缆引出通道(14)，温度感受器(10)头部放置在对流换热中孔(12)内，绝热绝缘密封件(9)位于温度感受器线缆引出通道(14)中，用来固定温度感受器(10)。

圆柱体(3)的直径为6毫米，长度为60毫米，和圆柱体(3)共底面的钝头圆锥锥角为120°，锥尖钝化后为四分之一球面结构，在圆柱体(3)内部沿圆柱体(3)轴向开有四个互不相通的引压管引出通道 (15)和一个温度感受器线缆引出通道(14)，四个引压管引出通道(15)分别和压力感受左孔(5)、压力感受中孔(6)、压力感受右孔(7)、压力感受上孔(8)连通，引压管(17)分别和压力感受左孔(5)、压力感受中孔(6)、压力感受右孔(7)、压力感受上孔(8)连通并通过引压管引出通道(15)引出探针支杆 (2)尾部，温度感受器线缆(16)通过温度感受器线缆引出通道(14)引出探针支杆(2)尾部，探针头部(1)的圆柱体(3)轴线与探针支杆(2)轴线重合。

压力感受左孔(5)、压力感受中孔(6)、压力感受右孔(7)、压力感受上孔(8)均为圆形，直径相同均为1.2毫米，压力感受中孔(6)中心线、压力感受上孔(8)中心线与探针头部(1)圆柱体(3)的轴线在同一平面上，压力感受左孔(5)和压力感受右孔(7)沿该平面对称分布，压力感受左孔(5)中心线和压力感受右孔(7)中心线共圆周面并和圆柱体(3)轴线相交，其圆周面与圆柱体(3)轴线垂直，压力感受左孔(5)圆心和压力感受右孔(7)圆心在圆柱体(3)表面上的圆周夹角为120°，压力感受中孔(6) 圆心与钝头锥体(4)底面圆弧的距离为1.2毫米，压力感受上孔(8)圆心与钝头锥体(4)底面圆弧为距离为1毫米。

对流换热中孔(12)中心线与压力感受中孔(6)中心线重合，对流换热左孔(12)和对流换热右孔 (13)沿对流换热中孔(11)中心线对称分布，对流换热左孔(11)中心线、对流换热中孔(12)中心线、对流换热右孔(13)中心线位于同一圆周面且相交于一点，该圆周面和圆柱体(3)轴线垂直，该交点靠近圆柱体(3)背风面一侧，和圆柱体(3)轴线的距离为1毫米，对流换热左孔(11)、对流换热中孔(12)、对流换热右孔(13)均为圆形，对流换热中孔(12)直径为2毫米，对流换热左孔(11)、对流换热右孔 (13)直径为0.8毫米，对流换热中孔(12)圆心与钝头锥体(4)底面圆弧的距离为1.2毫米，对流换热左孔(11)、对流换热右孔(13)的中心线夹角为160°。

温度感受器线缆引出通道(14)位于对流换热中孔内，其轴线和圆柱体(3)轴线平行，和圆柱体(3) 轴线距离为2毫米，温度感受器(10)头部位于对流换热中孔(12)中心线上，依靠绝热绝缘密封件(9) 固定。

本发明在使用之前需要进行标准风洞校准，把探针置于均匀来流中，在已知来流速度大小和角度的情况下，标定出不同马赫数下的总压系数、静压系数、偏转角系数、俯仰角系数及温度系数。

具体包括以下步骤：

步骤A：在已知来流马赫数和速度的标准风洞中，使来流流过温度压力探针，产生绕流；

步骤B：测量探针迎风面表面4个压力感受孔的压力；

步骤C：测量探针背风面温度感受器的温度；

步骤D：定义压力感受左孔(5)测量压力为P₁，压力感受中孔(6)测量压力为P₂，压力感受右孔(7) 测量压力为P₃，压力感受上孔(8)测量压力为P₄，温度感受器(10)测量温度为T_s，来流总压为P_t，来流静压为P_s，来流总温T_t，由此可以得到不同来流马赫数下的总压系数，静压系数，偏转角系数，俯仰角系数、总温恢复系数。各系数定义如下：

总压系数：

静压系数：

偏转角系数：

俯仰角系数：

温度恢复系数：

由此可以得到不同马赫数下、不同偏转角下及不同俯仰角下的总压系数、静压系数、偏转角系数、俯仰角系数和总温恢复系数的标定曲线。

本发明的测量过程包括以下步骤：

步骤A：将探针头部置于待测流产中，使待测流体流过探针头部；

步骤B：测量迎风面的三个压力感受孔的压力；

步骤C：测量背风面温度感受器的温度；

步骤D：依据四个压力感受孔的数据和温度感受器测量的温度数据，求出偏转角系数和俯仰角系数，再结合已经校准出的系数曲线，插值求出偏转角、俯仰角、总压、静压以及马赫数。来流速度可采用如下公式求解：

c²＝γRT_s

P＝ρRT

其中，γ是流场的绝热指数，Ma是流场马赫数，v是流场速度，c是流场当地声速，ρ为来流密度， R是气体常数。

实施案例二：

针对高亚音速压气机叶轮级间，流场速度相对较小，但测量空间狭窄，流场三维性相对较强，因此探针头部(1)可以选择较小直径以保证空间分辨率及减小对待测流场干扰；温度感受器可选择响应较高的裸丝热电偶或温度光纤传感器；压力感受孔(5、6、7、8)直径可选择较小直径，压力感受左孔(5)和压力感受右孔(7)之间可选择较小夹角，因此可采用下述实施方式：

图8至图13为本发明的一种测量高亚音三维稳态流场的全参数探针结构示意图，图14是本发明探针用于高亚音压气机叶轮级间示意图。本发明由探针头部(1)、探针支杆(2)、共底面的圆柱体(3)、钝头锥体(4)、压力感受左孔(5)、压力感受中孔(6)、压力感受右孔(7)、压力感受上孔(8)、绝热绝缘密封件(9)、温度感受器(10)、对流换热左孔(11)、对流换热中孔(12)、对流换热右孔(13)、温度感受器线缆引出通道(14)、引压管引出通道(15)、温度感受器线缆(16)和引压管(17)组成，其特征在于：所述探针头部(1)包括共底面的圆柱体(3)、钝头锥体(4)，在探针头部(1)表面的迎风面上开有4个互不相通的压力感受孔，其中圆柱体(3)迎风面开有3个压力感受孔，分别为压力感受左孔(5)、压力感受中孔(6)、压力感受右孔(7)，钝头锥体(4)的迎风面，开有1个压力感受上孔(8)，在圆柱体(3) 背风面开有3个的对流换热孔，分别为对流换热左孔(11)，对流换热中孔(12)，对流换热右孔(13)，在对流换热中孔(12)中沿圆柱体(3)轴线方向开有温度感受器线缆引出通道(14)，温度感受器(10)放置在对流换热中孔(12)内，绝热绝缘密封件(9)位于温度感受器线缆引出通道(14)出口，用来固定温度感受器(10)。

圆柱体(3)的直径为2毫米，长度为20毫米，和圆柱体(3)共底面的钝头圆锥锥角为90°，锥尖钝化后为四分之一球面结构，在圆柱体(3)内部沿圆柱体(3)轴向开有四个互不相通的引压管引出通道 (15)和一个温度感受器线缆引出通道(14)，四个引压管引出通道(15)分别和压力感受左孔(5)、压力感受中孔(6)、压力感受右孔(7)、压力感受上孔(8)连通，引压管(17)分别和压力感受左孔(5)、压力感受中孔(6)、压力感受右孔(7)、压力感受上孔(8)连通并通过引压管引出通道(15)引出探针支杆 (2)尾部，温度感受器线缆(16)通过温度感受器线缆引出通道(14)引出探针支杆(2)尾部，探针头部(1)的圆柱体(3)轴线与探针支杆(2)轴线重合。

压力感受左孔(5)、压力感受中孔(6)、压力感受右孔(7)、压力感受上孔(8)均为圆形，直径相同均为0.2毫米，压力感受中孔(6)中心线、压力感受上孔(8)中心线与探针头部(1)圆柱体(3)的轴线在同一平面上，压力感受左孔(5)和压力感受右孔(7)沿该平面对称分布，压力感受左孔(5)中心线和压力感受右孔(7)中心线共圆周面并和圆柱体(3)轴线相交，其圆周面与圆柱体(3)轴线垂直，压力感受左孔(5)圆心和压力感受右孔(7)圆心在圆柱体(3)表面上的圆周夹角为60°，压力感受中孔(6) 圆心与钝头锥体(4)底面圆弧的距离为0.6毫米，压力感受上孔(8)圆心与钝头锥体(4)底面圆弧为距离为0.4毫米。

对流换热中孔(12)中心线与压力感受中孔(6)中心线重合，对流换热左孔(12)和对流换热右孔 (13)沿对流换热中孔(11)中心线对称分布，对流换热左孔(11)中心线、对流换热中孔(12)中心线、对流换热右孔(13)中心线位于同一圆周面且相交于一点，该圆周面和圆柱体(3)轴线垂直，该交点靠近圆柱体(3)背风面一侧，和圆柱体(3)轴线的距离为1毫米；对流换热左孔(11)、对流换热中孔(12)、对流换热右孔(13)均为圆形，对流换热中孔(12)直径为1毫米，对流换热左孔(11)、对流换热右孔 (13)直径为0.3毫米；对流换热中孔(12)圆心与钝头锥体(4)底面圆弧的距离为0.6毫米，对流换热左孔(12)、对流换热右孔(13)的中心线夹角为160°。

温度感受器线缆引出通道(14)位于对流换热中孔内，其轴线和圆柱体(3)轴线平行，和圆柱体(3) 轴线距离为0.6毫米，温度感受器(10)位于对流换热中孔(12)中心线上，依靠绝热绝缘密封件(9)固定。

本发明经过风洞校准后，能够实现高亚音压气机叶轮级间三维稳态流场的总温、静温、总压、静压、偏转角、俯仰角、马赫数、密度和速度等全参数同时测量。

Claims (1)

1.一种测量高亚音三维稳态流场的全参数探针，由探针头部(1)、探针支杆(2)、圆柱体(3)、钝头锥体(4)，压力感受左孔(5)、压力感受中孔(6)、压力感受右孔(7)、压力感受上孔(8)、绝热绝缘密封件(9)、温度感受器(10)、对流换热左孔(11)、对流换热中孔(12)、对流换热右孔(13)、温度感受器线缆引出通道(14)、引压管引出通道(15)、温度感受器线缆(16)和引压管(17)组成，其特征在于：所述探针头部(1)包括共底面的圆柱体(3)、钝头锥体(4)，在探针头部(1)表面的迎风面上开有4个互不相通的压力感受孔，其中在圆柱体(3)迎风面开有3个压力感受孔，分别为压力感受左孔(5)、压力感受中孔(6)、压力感受右孔(7)，在钝头锥体(4)的迎风面开有1个压力感受上孔(8)，在圆柱体(3)背风面开有3个的对流换热孔，分别为对流换热左孔(11)、对流换热中孔(12)、对流换热右孔(13)，在对流换热中孔(12)中沿圆柱体(3)轴线方向开有温度感受器线缆引出通道(14)，温度感受器(10)头部放置在对流换热中孔(12)内，绝热绝缘密封件(9)位于温度感受器线缆引出通道(14)中，用来固定温度感受器(10)；

进一步，圆柱体(3)的直径为2毫米至6毫米，长度为20毫米至60毫米，和圆柱体(3)共底面的钝头锥体(4)锥角为90°至120°，锥尖钝化后为四分之一球面结构，在圆柱体(3)内部沿圆柱体(3)轴向开有四个互不相通的引压管引出通道(15)和一个温度感受器线缆引出通道(14)，四个引压管引出通道(15)分别和压力感受左孔(5)、压力感受中孔(6)、压力感受右孔(7)、压力感受上孔(8)连通，引压管(17)分别和压力感受左孔(5)、压力感受中孔(6)、压力感受右孔(7)、压力感受上孔(8)连通并通过引压管引出通道(15)引出探针支杆(2)尾部，温度感受器线缆(16)通过温度感受器线缆引出通道(14)引出探针支杆(2)尾部，探针头部(1)的圆柱体(3)轴线与探针支杆(2)轴线重合；

进一步，压力感受左孔(5)、压力感受中孔(6)、压力感受右孔(7)、压力感受上孔(8)均为圆形，直径相同均为0.2毫米至1.2毫米，压力感受中孔(6)中心线、压力感受上孔(8)中心线与探针头部(1)的圆柱体(3)的轴线在同一平面上，压力感受左孔(5)和压力感受右孔(7)沿该平面对称分布，压力感受左孔(5)中心线和压力感受右孔(7)中心线共圆周面并和圆柱体(3)轴线相交，其圆周面与圆柱体(3)轴线垂直，压力感受左孔(5)圆心和压力感受右孔(7)圆心在圆柱体(3)表面上的圆周夹角为60°至120°，压力感受中孔(6)圆心与钝头锥体(4)底面圆弧的距离为0.6毫米至1.2毫米，压力感受上孔(8)圆心与钝头锥体(4)底面圆弧距离为0.4毫米至1毫米；

进一步，对流换热中孔(12)中心线与压力感受中孔(6)中心线重合，对流换热左孔(11)和对流换热右孔(13)沿对流换热中孔(12)中心线对称分布，对流换热左孔(11)中心线、对流换热中孔(12)中心线、对流换热右孔(13)中心线位于同一圆周面且相交于一点，该圆周面和圆柱体(3)轴线垂直，该交点靠近圆柱体(3)背风面一侧，和圆柱体(3)轴线的距离为0.3毫米至1毫米，对流换热左孔(11)、对流换热中孔(12)、对流换热右孔(13)均为圆形，对流换热中孔(12)直径为1毫米至2毫米，对流换热左孔(11)、对流换热右孔(13)直径为0.3毫米至0.8毫米，对流换热中孔(12)圆心与钝头锥体(4)底面圆弧的距离为0.6毫米至1.2毫米，对流换热左孔(11)、对流换热右孔(13)的中心线夹角为160°；

进一步，温度感受器线缆引出通道(14)位于对流换热中孔(12)内，其轴线和圆柱体(3)轴线平行，和圆柱体(3)轴线距离为0.6毫米至2毫米，温度感受器(10)头部位于对流换热中孔(12)中心线上，依靠绝热绝缘密封件(9)固定。

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