專利名稱：一種測量翼型尾跡流場的試驗裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及翼型氣動性能風洞試驗技術，具體是一種測量翼型尾跡流場的試驗裝置。
背景技術：
與本發(fā)明相關的技術是翼型風洞試驗動量法阻力測量技術(見王鐵城編《空氣動力學試驗技術》，國防工業(yè)出版社，1986，6-5節(jié)動量法實驗)。測量機構為總、靜壓測量尾耙，一般由數(shù)十或數(shù)百個總壓探頭、數(shù)個靜壓探頭、支撐結(jié)構以及測壓管組成，安裝在翼型風洞試驗模型后，能測量出翼型模型后一定距離(一般為0. 5 I. 2倍翼型模型弦長)、沿垂直于來流方向和翼型模型展向的直線的氣流總壓和靜壓分布，并以此計算翼型模型的阻力和翼型的阻力系數(shù)。但是，該方法僅適合于翼型模型所受升力較小、尾跡氣流向下翼面方向偏斜較小和流動無大分離的情況。本發(fā)明用三孔探針代替原測量機構的總壓探頭和靜壓探頭， 能測量出翼型模型后一定距離、沿垂直于來流方向和翼型模型展向的直線上各點的氣流總壓和靜壓探頭兩側(cè)的靜壓分布，按校準結(jié)果求出各點處的總壓分布、靜壓分布、二維速度分布和氣流偏角，從而能更準確的計算翼型的阻力。該測量結(jié)果在翼型試驗時也可用于更精確地用動量法求取翼型的升力和俯仰力矩。專利檢索顯示國內(nèi)尚無這種能夠測量出尾跡處總壓分布、靜壓分布、二維速度分布和氣流偏角的三孔探針式尾跡測量裝置的技術發(fā)明。外國專利US20070256506 (METHED AND DEVICE FOR MEASURING)公開了幾種不同的用于測量來流壓力和壓差的測壓管結(jié)構，主要是使用一個半球面碗和測壓管連接，使半球面的凹面面向來流，進而得到不受偏角影響的來流總壓。該機構可以較準確地得到來流壓力，但是不能捕捉到來流角度，不適合描述整個流場的信息。
發(fā)明內(nèi)容為克服現(xiàn)有技術中存在的因高升力條件的尾跡氣流速度偏斜造成的總、靜壓和翼型模型阻力的結(jié)果偏差，不能捕捉到來流角度，不適合描述整個流場的信息的不足，本發(fā)明提出了一種測量翼型尾跡流場的試驗裝置。本發(fā)明包括多個三孔探針、連接桿、支撐臺、端板、支架和測壓管；支撐臺安裝在支架的上端；多個連接桿分布在支撐臺的前緣頂端；在所述各連接桿上均固定有三孔探針；所述相鄰的兩個三孔探針之間的距離為IOmm 15mm，并使試驗模型尾跡區(qū)域處于最兩端的三孔探針之間；所述三孔探針的一端為圓錐形，錐頂角為30° 70° ;所述三孔探針I(yè)的圓錐端的頂端有總壓孔，并且該總壓孔的中心線與三孔探針的中心線重合；在該三孔探針的圓錐面上對稱分布有兩個靜壓孔；所述總壓孔的中心線與兩個靜壓孔的中心線處于同一水平面上；在所述支撐臺前緣頂端均布有多個連接桿安裝孔；所述連接桿安裝孔的數(shù)量與連接桿的數(shù)量相同；兩個端板分別固定在支撐臺的兩端。支撐臺橫截面為上下對稱的流線形。[0007]支架包括支桿和底板；支桿垂直的固定在底板上；底板上有用于將支架與風洞的下洞壁固的連接孔；支桿上有測壓管過孔和連接銷安裝孔，并且所述測壓管過孔與端板上的測壓管過孔位置對應，所述連接銷安裝孔與端板上的連接銷安裝孔位置對應。在端板上有測壓管的過孔，各三孔探針內(nèi)的測壓管均穿過所述測壓管上的過孔，與壓力測量儀連通；在端板上有連接銷的安裝孔，通過連接銷將該端板與支架固接。使用本發(fā)明時，將三孔探針裝至連接桿前端，三孔探針短鍵插入到連接桿的短槽內(nèi)并形成過盈配合，連接桿插入支撐臺前緣的臺階孔，支撐臺兩端裝上端板并固定，端板通過連接銷和焊接固定于支架上。安裝保證所有三孔探針垂直于支撐臺并位于同一平面內(nèi)，并使三孔探針的總壓孔、兩個靜壓孔也處在該平面內(nèi)。測壓管從探針內(nèi)插入測壓孔處并密封、牢固連接，經(jīng)連接桿與支撐臺內(nèi)部，由端板上的大孔引出，然后與壓力測量采集裝置相連。翼型風洞試驗時，模型垂直懸掛于風洞上、下兩壁之間，支撐臺垂直位于翼型模型展向中剖面并垂直氣流，所有三孔探針的中心線也位于過風洞中心線的垂直面內(nèi)并平行于風洞中心線，三孔探針的總壓孔指向翼型模型。三孔探針的總壓孔和兩個靜壓孔均位于過風洞中心線的垂直面內(nèi)。 本發(fā)明不同于一般總、靜壓測量尾耙單針單管的測量模式。本發(fā)明中，每一個探針上都有一個總壓孔和兩個靜壓孔。對于翼型風洞試驗，由于氣流的偏角僅處于翼型模型展向中剖面的二維平面內(nèi)，因此氣流速度偏角直接由兩側(cè)的靜壓孔所測得靜壓的壓差得到。試驗前應對測量裝置的角度特性進行空風洞校準，得到各三孔探針氣流實際總壓和氣流偏角與測量總壓、兩靜壓的差值的關系曲線。在進行翼型模型試驗時，利用各三孔探針測量得到的總壓、兩靜壓求得各三孔探針處的實際總壓、靜壓和氣流偏角。進而結(jié)合流體密度的測量得到各三孔探針處沿風洞軸線方向和風洞高度中心的水平面內(nèi)的兩個速度分量U和V.通過得到的上述靜壓分布和兩個速度分量u與V在各三孔探針處的分布，利用動量原理得到翼型的阻力。本發(fā)明用三孔探針代替?zhèn)鹘y(tǒng)動量法阻力測量技術測量機構的總壓管和靜壓管，經(jīng)過校準，在試驗中能夠通過各三孔探針上總壓孔和兩個靜壓孔的壓力測量值求得該三孔探針處的氣流偏角、動壓(即速度)、靜壓和總壓，進而可精確計算氣流的兩個速度分量，運用這些物理量的精確結(jié)果量按照動量法能夠精確計算翼型模型所受的阻力，再結(jié)合上、下壁壓及開孔壁和開槽壁內(nèi)壁附近的速度分布能夠精確計算升力和俯仰力矩。本發(fā)明能夠同時捕捉尾流各點的二維速度和速度偏角，適合于升力較大、尾跡氣流向下翼面偏斜較大的情況。

圖la-d為發(fā)明總體結(jié)構示意圖，圖Ia為主視圖，圖Ib為側(cè)視圖；圖Ic為俯視圖；圖Id為圖Ic的A-A首I]視圖；圖2a_b為三孔探針示意圖，圖2a為主視圖，圖2b為側(cè)視圖；圖3a_b為三孔探針與連接桿組裝的示意圖，圖3a為主視圖，圖3b為側(cè)視圖；圖4a_c為支架與端板組裝的示意圖，圖4a為主視圖，圖4b為圖4a的B向示意圖，圖4c為俯視圖。圖中I.三孔探針2.連接桿 3.支撐臺 4.端板 5.支架[0018]6.測壓管 7.連接銷具體實施方式
本實施例是一種測量翼型尾跡流場的試驗裝置，用于測量翼型模型風洞試驗時測量翼型模型尾跡總壓、靜壓、二維速度和翼型阻力。本實施例包括多個三孔探針I(yè)、連接桿2、支撐臺3、端板4、支架5、連接銷7和測壓管6。支撐臺3安裝在支架5的上端。多個連接桿2分布在支撐臺3的前緣頂端。在所述各連接桿2上均固定有三孔探針I(yè)。所述相鄰的兩個三孔探針I(yè)之間的距離為IOmm 15mm，并使試驗模型尾跡區(qū)域處于最兩端的三孔探針I(yè)之間。本實施例中，試驗模型尾跡區(qū)域范圍的寬度為300mm，相鄰的兩個三孔探針I(yè)之間的距離為15mm，共需20個三孔探針。三孔探針I(yè)為中空回轉(zhuǎn)體，其外徑與連接桿2的內(nèi)徑相同，并且兩者之間過度配合。所述三孔探針I(yè)的一端為圓錐形，錐頂角為30° 70°，本實施例中，錐頂角為60°。所述三孔探針I(yè)的另一端的外圓表面對稱的分布有一對徑向凸出的定位鍵；所述三孔探針I(yè)外圓表面的定位鍵的外徑與連接桿2內(nèi)表面的鍵槽相嵌合，并且兩者之間過度配合。所述·三孔探針I(yè)的圓錐端有三個貫通該三孔探針殼體的測壓孔。所述的測壓孔中一個是總壓孔8，該總壓孔8位于該三孔探針I(yè)圓錐端的頂端，并且該總壓孔的中心線與三孔探針I(yè)的中心線重合；其余兩個是靜壓孔9，該兩個靜壓孔9分布在該三孔探針I(yè)圓錐端的圓錐面上，關于三孔探針I(yè)的中心線對稱，位于圓錐頂端和大端的中部，該兩個靜壓孔9的中心線均垂直于三孔探針I(yè)的圓錐面。一個總壓管的一端裝入所述總壓孔內(nèi)并密封；兩個靜壓管的一端分別裝入所述靜壓孔9內(nèi)并密封；所述總壓孔8的中心線與兩個靜壓孔9的中心線處于同一水平面上。三個測壓管的另一端與壓力測量儀連接。連接桿2亦為中空回轉(zhuǎn)體，其內(nèi)徑與三孔探針I(yè)的外徑相同。在所述連接桿2 —端的內(nèi)表面有一對鍵槽，該鍵槽與三孔探針I(yè)外圓表面的定位鍵相配合。支撐臺3為殼體，其平面形狀為矩形，橫截面為上下對稱的流線形。在所述支撐臺3前緣頂端均布有多個臺階狀的連接桿安裝孔；所述連接桿安裝孔的數(shù)量與連接桿的數(shù)量相同。本實施例中，所述連接桿2為20個。所述連接桿2安裝孔外端的直徑與連接桿2的外徑相同，所述連接桿2安裝孔內(nèi)側(cè)孔徑的橫截面積須能夠同時通過三根測壓管6。端板4有兩個，是外形與支撐臺3橫截面形狀相同的薄板，分別固定在支撐臺3的兩端，用于將支撐臺3的內(nèi)腔封閉。在端板4上有測壓管6的過孔，各三孔探針I(yè)內(nèi)的測壓管6均穿過所述測壓管6上的過孔，與壓力測量儀連通。在端板4上有連接銷的安裝孔，通過連接銷將該端板4與支架固接。支架5包括支桿和底板。支桿垂直的固定在底板上。底板上有螺紋通孔，用于將支架5與風洞的下洞壁固連。支桿上有測壓管過孔和連接銷安裝孔，并且所述測壓管過孔與端板上的測壓管過孔位置對應，所述連接銷安裝孔與端板上的連接銷安裝孔位置對應。使用本實施例時，翼型模型垂直安裝在風洞的上壁和下壁之間。支撐臺3上表面與下表面的對稱面與位于風洞高度中心的水平面重合，使各三孔探針I(yè)的中心線與所述風洞高度中心的水平面重合，并使各三孔探針I(yè)的中心線平行于風洞的中心線；圓錐端的總壓孔與氣流方向相對。將三孔探針I(yè)裝至連接桿2前端，三孔探針I(yè)短鍵插入到連接桿2的短槽內(nèi)并形成過盈配合，連接桿2插入支撐臺3前緣的臺階孔，支撐臺3兩端裝上端板4并焊接固定，端板4通過連接銷7和焊接固定于支架5上。安裝保證所有三孔探針I(yè)垂直于支撐臺3前緣并位于同一平面內(nèi)、三孔探針I(yè)的總壓孔8、兩個靜壓孔9也處在該平面內(nèi)。測壓管6從探針內(nèi)插入總壓孔8和靜壓孔9處并牢固連接并密封，經(jīng)連接桿2與支撐臺3內(nèi)部，由端板4上的過孔引出，然后與壓力測量儀相連。本實施例的每一個探針上都有一個總壓孔和兩個靜壓孔。翼型風洞試驗中，氣流的偏角僅處于翼型模型展向中剖面的二維平面內(nèi)，因此氣流速度偏角直接由對稱分別在三孔探針I(yè)圓錐面上的兩個靜壓孔所測得靜壓的壓差得到。試驗前通過對測量裝置的角度特性進行空風洞校準，得到各三孔探針I(yè)氣流實際總壓、靜壓和氣流偏角與測量總壓、兩個靜壓的差值的關系曲線。在進行翼型模型試驗時，通過各三孔探針測量的總壓、兩靜壓求得各 點的實際總壓、靜壓和氣流偏角。進而可求處該點處的X軸向和y軸向一即本例中的風洞軸線和本例中的順支撐臺長度方向一兩個速度分量u和V。獲得這些參數(shù)在各三孔探針I(yè)處的分布后，可以利用動量原理計算翼型的阻力。
權利要求1.一種測量翼型尾跡流場的試驗裝置，其特征在于，包括多個三孔探針、連接桿、支撐臺、端板、支架和測壓管；支撐臺安裝在支架的上端；多個連接桿分布在支撐臺的前緣頂端；在所述各連接桿上均固定有三孔探針；所述相鄰的兩個三孔探針之間的距離為10mnTl5mm，并使試驗模型尾跡區(qū)域處于最兩端的三孔探針之間；所述三孔探針的一端為圓錐形，錐頂角為30° 70° ;所述三孔探針(I)的圓錐端的頂端有總壓孔，并且該總壓孔的中心線與三孔探針的中心線重合；在該三孔探針的圓錐面上對稱分布有兩個靜壓孔；所述總壓孔的中心線與兩個靜壓孔的中心線處于同一水平面上；在所述支撐臺前緣頂端均布有多個連接桿安裝孔；所述連接桿安裝孔的數(shù)量與連接桿的數(shù)量相同；兩個端板分別固定在支撐臺的兩端。
2.如權利要求I所述一種測量翼型尾跡流場的試驗裝置，其特征在于，支撐臺橫截面為上下對稱的流線形。
3.如權利要求I所述一種測量翼型尾跡流場的試驗裝置，其特征在于，支架包括支桿和底板；支桿垂直的固定在底板上；底板上有用于將支架與風洞的下洞壁固的連接孔；支桿上有測壓管過孔和連接銷安裝孔，并且所述測壓管過孔與端板上的測壓管過孔位置對應，所述連接銷安裝孔與端板上的連接銷安裝孔位置對應。
4.如權利要求I所述一種測量翼型尾跡流場的試驗裝置，其特征在于，在端板上有測壓管的過孔，各三孔探針內(nèi)的測壓管均穿過所述測壓管上的過孔，與壓力測量儀連通；在端板上有連接銷的安裝孔，通過連接銷將該端板與支架固接。
專利摘要一種測量翼型尾跡流場的試驗裝置，多個連接桿分布在支撐臺的前緣頂端，在所述各連接桿上均固定有三孔探針。三孔探針上的圓錐頂端有總壓孔，在該三孔探針的圓錐面上對稱分布有兩個靜壓孔。所述總壓孔的中心線與兩個靜壓孔的中心線處于同一水平面上。本實用新型中，通過各探針上的一個總壓孔和兩個靜壓孔得到各三孔探針處的實際總壓、靜壓和氣流偏角。進而結(jié)合流體密度的測量得到各三孔探針處沿風洞軸線方向和風洞高度中心的水平面內(nèi)的兩個速度分量u和v。通過得到的上述靜壓分布和兩個速度分量u與v在各三孔探針處的分布，利用動量原理得到翼型的阻力，能夠同時捕捉尾流各點的二維速度和速度偏角，適合于升力較大、尾跡氣流向下翼面偏斜較大的情況。
文檔編號G01M9/06GK202582868SQ201220212349
公開日2012年12月5日 申請日期2012年5月11日 優(yōu)先權日2012年5月11日
發(fā)明者焦予秦, 陳希平, 解亞軍, 竹朝霞, 白靜, 王鼎圣 申請人:西北工業(yè)大學