[实用新型]一种用于全流向测量的五孔探针

说明书

技术领域

本实用新型属于流动测量领域，涉及一种压力探针，具体来说，是一种可应用于全流向流场测量的五孔压力探针。 

背景技术

压力探针是最早的流体测试手段之一。最先使用的测量手段是皮托管。之后，为了测量气流方向未知的流场，发展了多种方向探针，而应用最为广泛的则是可以同时测量来流总压、静压和方向的多孔压力探针。多孔压力探针一般由探针头和传感器组成，感受头和传感器之间可以用压力管传递压力信号，从而可以用于测量滞止压力、静压和流体的流动角。当设计一个压力探针用于流动测量时，堵塞的影响、频率响应、压力孔的大小、几何结构、当地马赫数、雷诺数以及研究对象的相对规模等问题必须得到解决。一般情况下，探针头部和传感器的尺寸越小，空间分辨率越高，对流场的干扰也越小，从而精确度越高。随着当前实验技术和计算流体力学的发展，提高实验测量的精度是我们一直致力于研究的问题，那么进一步缩小探针的尺寸将是一个有效的措施。 

在工程实际上，很多流场有回流，属于复杂三维流动，这种情况下一般的多孔探针都失效了，只有后来发展的少数探针可用，比如：十二孔探针、十七孔探针和十八孔探针。十七孔探针的想法源于十八孔探针，孔的位置与十八孔探针相同，使用尾支臂代替第十八个孔，实现了非对阵布局向对称布局的转化，十七孔探针的结构，如图1所示。但是这些探针孔数目过多，很难做的很小。 

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提出一种可用于全流向测量的旋转五孔压力探针，通过对五孔探针经过4次旋转，实现十七孔探针的同等作用，但尺寸可以比十七孔探针小，便于测量。 

本实用新型五孔探针，包括球形探头、探针杆、测压管、压力传感器；其中， 

所述球形探头上开有五个探针孔；令五个孔分别为一号孔、二号孔、三号孔、四号孔与五号孔；五个孔在球形探头的位置为： 

以球形探头中心为原点建立空间直角坐标系；其中，x轴正负分别对应球形 探头的正前与正后方向，作为球形探头的旋转轴；y轴正负方向分别对应球形探头的正右与正左方向；z轴正负方向分别为球形探头的正上与正下方向；则：一号孔的轴线与x轴重合，位于球形探头的正前方；四号孔的轴线与y轴重合，位于球形探头的正左方或正右方；若设计四号孔位于球形探头正左方时，则设计二号孔的中心位于由z轴与y轴构成的直角坐标系中第一象限或第四象限内，位于第一或第四象限角平分线上；若设计四号孔的位于球形探头正右方时，则设计二号孔的中心位于由z轴与y轴构成的直角坐标系中第二或第三象限内，位于第二或第三象限角平分线上；五号孔与三号孔同轴；且若二号孔的中心位于由z轴与y轴构成的直角坐标系中第一象限或第二象限时，五号孔与三号孔的中心分别位于由x轴与z轴构成的直角坐标系中第二与第四象限内，且位于第二与第四象限角平分线上；若二号孔的中心位于由z轴与y轴构成的直角坐标系中第三象限或第四象限时，五号孔与三号孔的中心分别位于由x轴与z轴构成的直角坐标系中第一与第三象限内，且位于第一与第三象限角平分线上。 

球形探头上的探针孔通过探针杆与测压管连通；测压管与压力传感器相连。 

本实用新型的优点在于： 

1、本实用新型五孔探针可用于全流向流场测量，预计在复杂三维流场测量领域将得到广泛的应用； 

2、旋转本实用新型五孔探针，相对于十七孔探针缩减了探针孔的数目，其尺寸可以比十七孔探针小，更便于测量； 

3、本实用新型五孔探针，由于探针孔的数目减小，所以尺寸可以做得很小，可以将传感器嵌入球形探头做成高频探针。 

附图说明

图1a为十七孔探针探头上1～13号孔位置示意图； 

图1b为十七孔探针探头上14、15、17号孔位置示意图； 

图1c为十七孔探针探头上16号孔位置示意图； 

图2为本实用新型五孔探针整体结构示意图； 

图3a为本实用新型五孔探针探头上1、2、4、5号孔位置关系示意图；俯视图； 

图3b为本实用新型五孔探针探头上1、3、4、5号孔位置关系示意图； 

图3c为本实用新型五孔探针探头上1、2、3、4号孔位置关系示意图； 

图4a为本实用新型五孔探针逆时针旋转0°后俯视图； 

图4b为本实用新型五孔探针逆时针旋转90°后俯视图； 

图4c为本实用新型五孔探针逆时针旋转180°后俯视图； 

图4d为本实用新型五孔探针逆时针旋转270°后俯视图。 

图中：