本發(fā)明屬于流場溫度、壓力測試技術領域，涉及跨音速二維非定常流場的動態(tài)溫度、動態(tài)壓力測量裝置，具體涉及一種測量跨音二維非定常流場的動態(tài)溫度壓力組合探針，適用于渦輪導向器和動葉之間跨音速二維動態(tài)流場的測試。

背景技術：

航空發(fā)動機、燃氣輪機的渦輪進口來流存在熱斑會影響下游溫度場分布，甚至嚴重影響渦輪葉片熱負荷及壽命。研究熱斑在渦輪導向器內的傳播機理，需要測量渦輪導向器出口跨音速二維流場的非定常速度場、壓力場和溫度場。

目前一般分別采用三孔壓力探針、總溫探針，借助安裝在機匣上的位移機構，帶動探針前往被測位置，進行測量。三孔壓力探針只能提供來流總壓、靜壓、偏轉角和馬赫數，總溫探針只能提供總溫數據。

利用現有的探針測量技術進行試驗研究，存在以下幾個問題：1、兩種探針分別測量，試驗時間長，試驗成本高；2、兩種探針分別測量，試驗過程中需要更換探針，來流工況會有一定的變化，尤其是溫度場會不一致；3、不同探針的測點位置受位移機構定位的影響可能會有差異，不同探針測得的流動參數數據肯定不是來自同一流線的，利用這些探針測量數據，組合計算出速度等參數時，就會帶來數據誤差，進而會給總的測量結果帶來不可忽視的誤差；4、由于渦輪動葉的旋轉，渦輪導向器出口跨音速二維流場是非定常的，隨著動葉葉片位置的改變而變化，現有的探針技術只能提供穩(wěn)態(tài)的壓力、溫度和速度數據，不能反映熱斑在渦輪內的非定常傳播機理。

技術實現要素：

本發(fā)明的目的是針對熱斑在渦輪跨音速二維動態(tài)流場傳播試驗中，現有的探針技術不能同時提供被測流場的動態(tài)壓力、動態(tài)溫度和動態(tài)速度數據問題，發(fā)明一種測量跨音二維非定常流場的動態(tài)溫度壓力組合探針，能兼顧測量測量高亞音速(0.75<馬赫數<1.0)和超音速(1.0<馬赫數<1.2)二維動態(tài)流場，同時測得渦輪導向器出口跨音速二維流場的溫度、總壓、靜壓、偏轉角、馬赫數和速度隨時間的變化，適用于研究熱斑在渦輪導向器內及出口的非定常傳播機理。

本發(fā)明的技術解決方案是：

1、一種測量跨音二維非定常流場的動態(tài)溫度壓力組合探針，其特征在于：包括探針頭部(1)、支桿(2)，所述探針頭部(1)為雙圓柱弧面棱柱結構，其內部裝有3支動態(tài)壓力傳感器、1支動態(tài)溫度傳感器，探針頭部(1)的頂面(3)與探針支桿(2)自轉軸線垂直。探針測量時探針頭部(1)的迎風面包括正前圓柱弧面(4)、左側平面(5)和右側平面(6)，背風面為后圓柱弧面(7)；動態(tài)溫度傳感器頭部(8)露出頂面(3)；在探針頭部(1)正前圓柱弧面(4)、左側平面(5)和右側平面(6)各開有1個壓力感受孔，分別為中孔(9)、左孔(10)、右孔(11)，這3個互不相通的壓力感受孔，分別與探針頭部(1)內的3個動態(tài)壓力傳感器連通。

2、進一步，探針支桿(2)為圓柱體，其內部開有圓型通道，其內部開有圓形通道。

3、進一步，探針頭部(1)中孔(9)中心線、溫度傳感器頭部(8)中心線與探針支桿(2)軸線在同一個平面上，左側平面(5)與右側平面(6)沿該平面對稱，左孔(10)和右孔(11)沿該平面對稱分布。

4、進一步，左側平面(5)和右側平面(6)夾角為32°至76°，探針頭部(1)的正前圓柱弧面(4)的弧長為1毫米至2毫米。

5、進一步，動態(tài)溫度傳感器頭部(8)露出頂面(3)1毫米至3毫米。

6、進一步，中孔(9)圓心與探針頭部(1)頂面(3)距離為1毫米至5毫米。

7、進一步，中孔(9)、左孔(10)和右孔(11)的直徑為0.6毫米至1.5毫米。

8、進一步，探針頭部(1)內的3支動態(tài)壓力傳感器、1支動態(tài)溫度傳感器的線纜(12)經探針支桿(2)內通道，由探針尾部引出。

本發(fā)明的有益效果是：

與現有壓力探針相比，本發(fā)明經過校準風洞標定，能同時測得跨音來流溫度、總壓、靜壓、偏轉角、馬赫數和二維速度隨時間的變化，為葉輪機實驗提供了一種高效、準確、全面測量跨音二維非定常流場參數的手段。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的實施例中的測量跨音二維非定常流場的動態(tài)溫度壓力組合探針的結構示意圖。

圖2是圖1的左視圖。

圖3是圖1的俯視圖。

其中：1-探針頭部，2-探針支桿，3-頂面，4-正前圓柱弧面，5-左側平面，6-右側平面，7-后圓柱弧面，8-動態(tài)溫度傳感器頭部，9-中孔，10-左孔，11-右孔，12-線纜。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細闡述。

如圖1所示，本實施例中介紹了一種測量跨音二維非定常流場的動態(tài)溫度壓力組合探針，包括探針頭部(1)、支桿(2)，探針頭部(1)為雙圓柱弧面棱柱結構，外接圓直徑為6毫米，探針頭部(1)高30毫米，其內部裝有3支動態(tài)壓力傳感器、1支動態(tài)溫度傳感器，探針頭部(1)的頂面(3)與探針支桿(2)自轉軸線垂直。探針測量時探針頭部(1)的迎風面包括正前圓柱弧面(4)、左側平面(5)和右側平面(6)，背風面為后圓柱弧面(7)；動態(tài)溫度傳感器頭部(8)露出頂面(3)；在探針頭部(1)正前圓柱弧面(4)、左側平面(5)和右側平面(6)各開有1個壓力感受孔，分別為中孔(9)、左孔(10)、右孔(11)，這3個互不相通的壓力感受孔，分別與探針頭部(1)內的3個動態(tài)壓力傳感器連通。

探針支桿(2)為圓柱體，直徑8毫米，其內部開有圓型通道，直徑5毫米。

探針頭部(1)中孔(9)中心線、溫度傳感器頭部(8)中心線與探針支桿(2)軸線在同一個平面上，左側平面(5)與右側平面(6)沿該平面對稱，左孔(10)和右孔(11)沿該平面對稱分布。左孔(10)圓心與正前圓柱弧面(4)左邊的距離為3毫米，右孔(11)圓心與正前圓柱弧面(4)右邊的距離為3毫米。

左側平面(5)和右側平面(6)夾角為45°，探針頭部(1)的正前圓柱弧面(4)的弧長1毫米。

動態(tài)溫度傳感器頭部(8)露出頂面(3)2毫米。

中孔(9)圓心與探針頭部(1)頂面(3)的距離為2毫米。

中孔(9)、左孔(10)和右孔(11)的圓心在同一個平面上，直徑為0.6毫米。

探針頭部(1)內的3支動態(tài)壓力傳感器、1支動態(tài)溫度傳感器的線纜(12)經探針支桿(2)內通道，由探針尾部引出。

本發(fā)明實施例中介紹的測量跨音二維非定常流場的動態(tài)溫度壓力組合探針，經過跨音速校準風洞標定，可以獲得標定數據。實際測量跨音速二維非定常流場時，該動態(tài)溫度壓力組合探針的3支動態(tài)壓力傳感器、1支動態(tài)溫度傳感器同時測得各自感受到的非定常壓力、非定常溫度數據，利用獲得的跨音速校準風洞標定數據，進行數據處理，可以獲得跨音來流溫度、總壓、靜壓、偏轉角、馬赫數和二維速度隨時間的變化。