[发明专利]一种测量机匣内壁附面层内二维稳态流场全参数的探针

说明书

本发明属于流场测试技术领域，具体涉及一种测量机匣内壁附面层内二维稳态流场全参数的探针，包括探针头部、温度传感器、绝热绝缘密封件、温度传感器线缆引出通道、测压孔、引压管通道、探针支杆、温度传感器线缆和引压管。探针头部为圆柱形，迎风面上开有互不相通的测压中孔、测压左孔和测压右孔，背对测压中孔的背风面侧沿轴向开设一梯形槽，温度传感器置于梯形槽内，位于探针头部背风面的低速分离区。本发明一种测量机匣内壁附面层内二维稳态流场全参数的探针可以同时测量机匣内壁附面层内二维稳态流场的总温、总压、静温、静压、马赫数、偏转角、速度、密度，具有尺寸小、气流不敏感角大、可靠性高、空间分辨率高、测量精度高、响应时间快的特点。

技术领域

本发明属于流场测试技术领域，具体涉及一种测量机匣内壁附面层内二维稳态流场全参数的探针，适用于航空发动机进气道、压气机、风扇等机匣内壁附面层内二维复杂流场的测量。

背景技术

气流沿壁面流动时，受壁面无滑移条件和外流的速度条件控制，气流在近壁面一层较薄区域产生了较强的法向速度梯度，该层区域称之为附面层。航空发动机进气道、压气机、风扇等机匣内壁面附面层，受转子旋转、动静叶片排的交错排列以及叶顶间隙泄漏流和附面层的相互作用的影响，其内流动十分复杂，同时由于附面层厚度较薄，因此准确测量机匣内壁附面层内参数十分困难。

目前常分开采用附面层压力探针、热线风速仪分别测量附面层内总压及速度参数，也即分开使用单个探针测量单一参数，这样的测量方式一方面会对薄的附面层流场造成较大的干扰，另一方面增加了测试的复杂程度及试验测试的成本，最重要的是不同探针测得的流动参数无法保证来自同一流线，那么组合计算速度等参数时会带来额外的误差，从而降低试验测试的精度。

现有的三孔压力探针其三个测压孔大多在探针头部的同一横截面上，且测压孔的直径相同，左右两测压孔的沿探针头部表面周向夹角较大，故探针头部横向尺寸也即探针头部直径较大，空间分辨率较低，且气流偏转角测量范围较小。

现有的温度探针大多数都是按照温度传感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，温度传感器放在滞止罩内，其缺点是，第一，温度传感器直接被流体冲刷，易受气流中夹杂的油滴、灰尘等的影响，易损坏；第二，通常通过增大温度传感器的尺寸来提高传感器的强度，再加上滞止罩的尺寸，故探针尺寸较大，这样会使得其空间分辨率较差；第三，气流不敏感角较小，当待测来流的偏转角较大时，气流无法实现充分滞止；同时温度传感器表面热交换不充分，总温测量误差较大。

也有采用单根温度压力组合探针同时测量流场的温度和压力，现有的温度压力组合探针其温度传感器均正对主流，存在上述温度探针的缺点，难以满足测量附面层内流场对空间分辨率的要求，不适用附面层内二维流场全参数的精确测量，因此，急需一种测量机匣内壁附面层内二维稳态流场全参数的探针，用于航空发动机进气道、压气机、风扇等机匣内壁附面层内二维复杂流场的总温、总压、静温、静压、马赫数、偏转角、速度、密度等全参数的测量。

发明内容