[发明专利]用于亚音速流场全向测量的十四孔探针及测量方法

说明书

本发明涉及流场测试技术领域，具体为一种用于亚音速流场全向测量的十四孔探针及测量方法。十四孔探针包括测压头，测压头包括本体及开设于本体表面的感压孔，本体为球型；四个俯仰孔与四个偏转孔分别位于本体的一个内接正方体的八个顶点处，内接正方体的每个侧面对应一个中心孔，中心孔到对应侧面的四个角点的距离相等。十四孔探针的测量方法为划分测压头的六个区域，分别校准各个区域，形成各个区域所对应的校准文件。获取并比较各个区域的中心孔的压力值；确定计算区域；对计算区域的五孔压力值进行处理。本发明的有益效果为测量角度增加，测量角度为‑180°‑180°，即能够实现复杂三维流场的全方向角度测量。

技术领域

本发明涉及流场测试技术领域，具体为一种用于亚音速流场全向测量的十四孔探针及测量方法。

背景技术

航空发动机不仅是人类航空器飞行的动力，也是推动航空事业发展的推力，被称为飞机的心脏。随着航空发动机技术的不断提高，流场测试手段也日趋丰富、成熟。很多应用和实验环境都涉及流场测量，这就需要精确的仪器和方法测量流场参数。

现有的流场测试仪器中，气动探针有着方便耐用，对试验环境要求低等优点，此外最重要是气动探针可以测量得到测点的压力值。气动探针可分为三孔探针、五孔探针、七孔探针等类型。其中三孔探针用于测量二维空间内的流动参数；五孔探针和七孔探针可用于测量三维流场中的气流参数。通常五孔探针的测量角度范围在±30°之内，经过分区后可以扩展到±45°；七孔气动探针的测量角度范围能达到±70°。

然而，对于很多复杂的流场，如非流线物体的尾迹区或者回流区域，气流方向角远大于五孔探针和七孔探针能够测量的角度范围(甚至大于150°)。其他流场测试设备，如激光多普勒测速仪(LDV)和粒子成像测速仪(PIV)等，设备昂贵，使用方法复杂，对使用环境要求较高，对于很多复杂的流场测量实现难度大，此外这些测量方法不能够直接测得到流场中的压力分布，无法满足需求。

专利名称为“一种用于亚声速复杂三维流场测量的12孔全向探针”，公开号为CN105588703A的发明，其公开了一种用于亚声速复杂三维流场测量的12孔全向探针，其包括测压头、测压杆、安装座、定位环、测压管、压力接嘴；其测压头为球体结构，测压头直径为5mm～30mm，经电火花或电解成型加工，测压头上分布有12个测压孔，测压孔位于与测压头内接的正20面体的12个顶点上；测压头直径与测压孔直径比为20～40；测压头直径与第一支杆的直径比为2～5；测压头直径与第一支杆的长度之比为1～3；测压管一端与压力接嘴连接，另一端穿过测压管与测压头连接，测压头与测压杆及测压管之间采用银基钎焊连接，安装座套于第三支杆外侧，用于定位和安装，压力接嘴一端与测压管连接，另一端与后端压力扫描元件相连接，将压力信号转变为电信号。但发明所公开的技术方案测量角度为-165°—165°，其仍然无法实现全方向角度测量。

发明内容

鉴于现有技术的缺陷，本发明提供了一种用于亚音速流场全向测量的十四孔探针及测量方法，其能够实现复杂三维流场的全方向角度测量。

为了达到上述目的，本发明提供一种用于亚音速流场全向测量的十四孔探针，包括测压头，所述测压头包括本体及开设于所述本体表面的感压孔，所述本体为球型，所述感压孔包括四个俯仰孔、四个偏转孔及六个中心孔；所述四个俯仰孔与四个偏转孔分别位于所述本体的一个内接正方体的八个顶点处，所述内接正方体的每个侧面对应一个中心孔，所述中心孔到对应侧面的四个角点的距离相等。

上述用于亚音速流场全向测量的十四孔探针，通过设置球型的测压头，并在测压头上分布十四个感压孔以实现增大测量角度范围的目的。具体地，每个中心孔及位于其对应侧面的四个角点处的两个俯仰孔、两个偏转孔可以作为一个五孔探针使用，也就是说，六个中心孔对应六个不同的五孔探针。

进一步地，每个中心孔及位于其对应侧面的四个角点处的两个俯仰孔、两个偏转孔用于提供一个五孔探针，所述十四孔探针用于提供六个五孔探针。