[发明专利]一种基于虚拟孔排的多点测量气动探针及其应用

说明书

本发明公开了一种基于虚拟孔排的多点测量气动探针及其应用。该探针依次包括测量段、过渡段和夹持段；测量段为圆柱段，表面开有垂直于测量段中心轴线的测压孔，环绕中心轴线设置有与测压孔一一对应的螺旋线或直线的引压管路Ⅰ；过渡段为锥段，内有对应的引压管路Ⅱ；夹持段为多棱柱段，内有对应的引压管路Ⅲ，夹持段的后端通过细钢管和软管将测压孔的压力传导至压力测量装置。该探针设计加工成本低，气动阻力和流场扰动小，结合位移机构，可以在较小的探针阻塞度的条件下，快速实现被测截面气流角、马赫数、总压和静压等气流参数图谱测量，适用于暂冲式平面叶栅风洞叶栅出口截面等流场气动参数的快速测量。

技术领域

本发明属于风洞试验技术领域，具体涉及一种基于虚拟孔排的多点测量气动探针及其应用。

背景技术

经过校准的多孔气动探针，可以同时获得流场总压、静压、马赫数和气流角等参数，在流场参数测量中被广泛使用。传统的多孔气动探针，若要获得上面的气动参数，需要依靠位移机构，在测量截面内进行往复扫描测量，由此带来测量时间的急剧增加，风洞运行成本增加，特别是对于暂冲式风洞，由于气源容量有限，这种测量方案受到很大限制。如果采用多点的梳状或耙状的多孔气动探针，则会提高探针多孔气动探针的设计加工难度，同时，多孔气动探针尺寸增大，还会使探针受到的气动力增大，并带来流场阻塞度和扰动增大等问题。

当前，亟需发展一种基于虚拟孔排的多点测量气动探针。

发明内容

本发明所要解决的一个技术问题是提供一种基于虚拟孔排的多点测量气动探针，本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种基于虚拟孔排的多点测量气动探针的应用。

本发明的基于虚拟孔排的多点测量气动探针，其特点是，所述的多点测量气动探针从前至后依次包括测量段、过渡段和夹持段；测量段为圆柱段，表面开有垂直于测量段中心轴线的测压孔，环绕中心轴线设置有引压管路Ⅰ；过渡段为前小后大的锥段，锥段的前端直径与测量段直径相等，过渡段内设置有与引压管路Ⅰ一一对应的引压管路Ⅱ；夹持段为多棱柱段，装卡在位移机构的接口内，多棱柱的内切圆直径与锥段的后端直径相等，夹持段内设置有与引压管路Ⅱ一一对应的引压管路Ⅲ，夹持段的后端为引压管路Ⅲ的引出端，通过连接细钢管和软管将测压孔的压力传导至压力测量装置进行测量；

所述的测量段测压孔位于同一条平行于测量段中心轴线的表面直线上，根据测量需要确定测压孔数目n，一般n≥5；每个测压孔单独对应一条引压通路，测压孔对应的引压管路Ⅰ通过螺旋线、直线或弧线方式引出，管路截面一般呈扇形；测量段的引压管路Ⅰ按照从测量段的中心轴线向外按环层分组的原则设置，分为m组，每个环层组内分布若干条引压管路，管路截面一般呈扇形，一般位于外侧环层的引压管路数目大于内侧环层的引压管路数目，位于内侧环层内的引压管路相对更长，对应更远端的测压孔；

第1组引压管路位于测量段最中心环层，分为p₁条引压管路，分别对应测量段最远端由远及近的第1到p₁个测压孔，其中第1到第(p₁-1)个测压孔对应的引压管路首先呈螺旋线方式引出，相邻测压孔之间的引压管路为1/p₁螺距，从第p₁个测点对应的测量段截面位置起，该组所有p₁条引压管路沿直线引出测量段；

第2组引压管路位于第1组引压管路的外侧环，分为p₂条引压管路，分别对应测量段由远及近的第(p₁+1)到第(p₁+p₂)个测压孔，其中第(p₁+1)到第(p₁+p₂-1)个测压孔对应的引压管路首先呈螺旋线方式引出，相邻测压孔之间的引压管路为1/p₂螺距，从第(p₁+p₂)个测点对应的测量段截面位置起，该组所有p₂条引压管路沿直线引出测量段；