恭喜北京航空航天大学马宏伟获国家专利权
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龙图腾网恭喜北京航空航天大学申请的专利一种测量小型压气机级间尖区流场的组合探针及方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN113670564B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-06-27发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202110830166.6,技术领域涉及:G01M9/06;该发明授权一种测量小型压气机级间尖区流场的组合探针及方法是由马宏伟;李金原;钟亚飞设计研发完成,并于2021-07-22向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种测量小型压气机级间尖区流场的组合探针及方法在说明书摘要公布了:本发明属于亚音速三维流场参数测试技术领域,具体涉及一种测量小型压气机级间尖区流场的组合探针及方法。获取小型压气机转静间尖区二次流三维动态流场参数,对小型压气机设计及提高压气机性能具有重要意义。对于小型压气机转静间叶顶尖区内部的二次流动态参数的测试存在气流偏转角较大、测量空间狭小等测量难点。本发明将两种单孔动态压力探针先后插入到流场同一径向位置,获得了小型压气机转静间尖区二次流气流俯仰角、气流偏转角、总压、静压和马赫数的动态变化。相对于其它三维流场动态参数测量方法,本发明具有空间分辨率较高、可精确测量小型压气机转静间尖区二次流参数的动态变化、对尖区流场干扰小、频响高的优点。
本发明授权一种测量小型压气机级间尖区流场的组合探针及方法在权利要求书中公布了:1.一种使用测量小型压气机级间尖区流场的组合探针实现获得小型压气机转静间尖区二次流气流俯仰角、气流偏转角、总压、静压和马赫数的动态变化的使用方法,所使用的测量小型压气机级间尖区流场的组合探针的结构为,其特征在于:组合探针由两种单孔动态压力探针组成,分别是正孔型单孔动态压力探针和斜孔型单孔动态压力探针;两种单孔动态压力探针均由探针头部1、支杆2、动态压力传感器6、定位块8组成;探针头部1由共底面的圆柱体3和圆弧旋转体4组成,圆弧旋转体4是以圆弧AB绕轴OB旋转一周而成,轴OB与B点切线垂直,与圆柱体3轴线重合,AB圆弧介于18圆周和14圆周之间;正孔型压力探针的探针头部1开设一个压力感受孔,为正孔5;斜孔型压力探针的探针头部1开设一个压力感受孔,为斜孔14;两种压力探针的压力感受孔均与探针头部1内封装的动态压力传感器6连通,压力感受孔的中心线与探针头部1圆柱体的轴线在同一个平面上,探针头部1圆柱体的轴线与探针支杆2的轴线重合;探针头部1圆柱体3的直径为d,取值范围为1.2毫米≤d≤2毫米,长4d至8d;压力感受孔的直径为0.2毫米至0.4毫米,正孔5的中心线与探针头部1圆柱体3的轴线夹角为90°,斜孔14的中心线与探针头部1圆柱体3的轴线夹角为θ,取值范围为0°≤θ<90°;正孔型单孔动态压力探针头部圆柱体3与旋成体4交界面到旋成体4最低点的垂直距离为hz,正孔5圆心到旋成体4最低点的垂直距离为h1,取值范围为hz≤h1≤d;斜孔型单孔动态压力探针头部圆柱体3与旋成体4交界面到旋成体4最低点的垂直距离为hx,斜孔14圆心到旋成体4最低点的垂直距离为h2,取值范围为0≤h2hx; 探针支杆2为圆柱体,直径为D,取值范围为2毫米≤D≤4毫米,其内部开有圆型管道,探针头部1内封装的动态压力传感器的线缆7通过探针支杆2内的管道引出探针尾部,两种单孔动态压力探针的尾部均套装一个定位块8; 定位块8为一体结构,包含长方体底座9、圆柱体凸台10、通孔11、螺纹孔12,定位块8通过通孔11套装于探针尾部,由埋头螺钉13穿过凸台10两侧螺纹孔12固定,埋头螺钉13全部嵌入螺纹孔12内;长方体底座9包含四个长方形侧面和两个正方形底面,四个侧面中相邻两个侧面互相垂直,四个侧面均可作为定位面,底座9中一个底面与圆柱体凸台10连接,底面的中垂线与凸台10轴线重合,凸台10轴线与通孔11中心线重合,通孔直径为D+0.05毫米,凸台外径为M,取值范围为D+2毫米≤M≤D+5毫米,底座9底面边长为M至M+3毫米,底座9厚度为H,取值范围为2毫米≤H≤5毫米; 测量前,在亚音速校准风洞中对两种探针分别进行标定,选取定位块8底座9中一个侧面作为定位面,通过水平仪确定定位块8定位面与压力感受孔的相对位置,由埋头螺钉13固定定位块8,在不同来流方向、不同马赫数下,获得探针气动校准系数; 使用步骤为,第一步:利用水平仪调整位移机构定位面水平,将探针安装在位移机构上,在探针定位块8的定位面上放置水平仪,沿探针支杆2轴线旋转探针,通过水平仪调整定位面水平,确定正孔5中心线与位移机构定位面的相对位置,将探针固定在位移机构上; 将斜孔型单孔动态压力探针安装固定在另一个位移机构上,具体过程为,利用水平仪调整位移机构定位面水平,将斜孔型单孔动态压力探针安装在位移机构上,在探针定位块8的定位面上放置水平仪,沿探针支杆2轴线旋转探针,通过水平仪调整定位面水平,确定斜孔14中心线与位移机构定位面的相对位置,将探针固定在位移机构上;第二步:将安装正孔型单孔动态压力探针的位移机构通过定位装置安装到被测小型压气机的机匣21上,调整位移机构将该探针插入小型压气机转静间尖区流场某一径向位置,根据已知的平均来流方向,通过位移机构调整探针,使正孔5对准平均来流方向,以此位置为基准,利用位移机构带动探针绕探针支杆2轴线向逆时针和顺时针方向各旋转一个角度,旋转角度为30°至45°,共测量3个角度位置,在每个角度位置下,数据采集系统15根据轴脉冲触发锁相采集动态压力,触发采集过程为,在小型压气机转轴尾部安装一个轴编码器17,小型压气机转轴20与轴编码器17转轴连接,小型压气机转轴20旋转带动转子18旋转,同时带动轴编码器17转轴旋转,当探针压力感受孔相对于转子18移动到某一周向位置时,通过程序控制,轴编码器17向同步器16输出一脉冲信号,同步器16向数据采集系统15输出脉冲触发采集信号,数据采集系统15控制压力探针采集压力,轴脉冲触发锁相采集严格保证每次数据采集都是从转子坐标系的相同周向位置开始采集,采集1000转至2000转的动态压力信号,根据校准风洞中的校准系数获得此位置的气流偏转角、总压、静压和马赫数;第三步:将安装正孔型单孔动态压力探针的位移机构取下,将安装斜孔型单孔动态压力探针的位移机构通过定位装置安装到小型压气机机匣21的同一位置,调整位移机构将该探针插入压气机转静间尖区流场同一径向位置,根据已知的平均来流方向,通过位移机构调整探针,使斜孔14对准平均来流方向,保证斜孔14的圆心与正孔5在基准位置时的圆心位于同一空间点,在此位置下,数据采集系统15根据轴脉冲触发锁相采集动态压力,采集1000转至2000转的动态压力信号,根据校准风洞中的校准系数获得此位置的气流俯仰角;第四步:将探针插入到流场的不同径向位置,重复上述测量步骤,获得小型压气机转静间尖区二次流气流俯仰角、气流偏转角、总压、静压和马赫数的动态变化。
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