一种用于喷管流道内压力测量的可移动探针装置

本发明涉及流体力学压力测量领域，具体涉及一种用于喷管流道内压力测量的可移动探针装置。

背景技术：

1、喷管(渐缩型或者缩放型)作为蒸汽透平、低温透平、天然气旋转分离器、喷射制冷、航天、航空和超音喷气发动机等设备领域内的重要部件，其流道内部压力分布是理解其激波、燃烧、相变、膨胀及分离效率等特征的关键参数。目前的喷管实验中压力分布的测量多采用壁面开设取压孔或中心流道内布置移动探针的方法，若采用壁面开设取压孔的方法，其测压位置固定，且每更换一组喷管型线流道均需重新进行打孔取压，而采用中线流道内布置移动探针的方法，虽然可测量流道内不同位置的压力，但是该方法不可避免的使得引入的探针对流道内流体的流动产生影响，且探针仅一端固定，导致其承载力不足，容易弯曲变形带来测量误差，并不适用于流道较长的情况。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：针对现有技术中喷管实验中压力分布的测量采用的移动探针会对流体的流动产生影响，且探针容易受力弯曲变形带来测量误差，不适用于流道较长的情况的问题，提供一种用于喷管流道内压力测量的可移动探针装置。

2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

3、一种用于喷管流道内压力测量的可移动探针装置，包括喷管、压力传感器和中空的移动探针，所述喷管内部形成有喷管流道，所述喷管流道的直壁面上开设有沿流体流动方向的槽道，所述槽道贯通所述喷管，所述移动探针嵌装在所述槽道内并可沿所述槽道的长度方向滑动，所述移动探针朝向所述喷管流道的侧壁上开设有取压孔；所述移动探针的后端开孔，其内腔通过该孔与所述压力传感器连通。

4、采用前述技术方案的本发明，移动探针前后滑动可在流道内任意位置取压，并通过压力传感器进行静压值测量，由于移动探针嵌装在喷管直壁面上设置的槽道内，使得移动探针的引入对流道内流体的流动无影响，且槽道可为移动探针提供支撑作用，避免了探针受力弯曲变形带来测量误差，相比于现有技术中喷管实验中压力分布的测量采用的移动探针会对流体的流动产生影响，且探针容易受力弯曲变形带来测量误差，不适用于流道较长的情况的问题，本发明提供的装置在喷管流道内压力测量实验中，移动探针对流道内流体的流动无影响，且可以有效避免探针受力弯曲变形带来测量误差，适用于流道较长的场景。

5、进一步的，所述移动探针的外形呈圆柱状，所述槽道的横截面为圆弧形。

6、进一步的，所述槽道横截面的圆弧对应圆心角的角度范围为300°至330°，如此设置，该槽道可以很好地包裹住圆形截面移动探针，以尽可能地消除探针引入流道后对气流流动的影响。

7、进一步的，所述移动探针的前端呈针尖状，以消除在入口气流较大时在移动探针前端产生的噪声。

8、进一步的，还包括长直的流体管道，其前端、侧壁及后端各设有一个开口，所述喷管安装在所述流体管道中部；所述流体管道的前端开口为流体的入口；其侧壁开口位于所述喷管后方，为流体的出口；其后端开口上固定设有封板；所述移动探针贯穿所述封板且两者之间形成密封，设置流体管道便于流体流向的引导。

9、进一步的，还包括移动套，所述移动探针的后端固定在所述移动套的前端，所述压力传感器设置在所述移动套的后端，所述移动套内设有孔道，所述移动探针的内腔通过所述孔道与所述压力传感器连通，如此设置，通过前后滑动移动套，即可带动移动探针在槽道内滑动，以便在喷管流道内不同位置处取压。

10、进一步的，还包括联动杆、滑块、底座和步进电机，所述底座上设有滑轨，所述步进电机通过丝杆结构驱动所述滑块沿所述滑轨滑动，所述联动杆设置在所述移动套和滑块之间，以带动两者联动滑动，该驱动结构简单，易于实现，且步进电机控制精确，可确保移动探针取压点位置准确。

11、进一步的，还包括与所述压力传感器依次电连接的采集板卡和计算机，压力传感器可对移动探针上取出的气流压力进行电压值信号的转换，转换后的电压值信号由采集板卡采集，然后输入到电脑进行信号记录与保存。

12、进一步的，所述步进电机的输入端与所述计算机电连接，可通过专用软件进行编码控制步进电机的移动速度与移动距离。

13、相比于现有技术，本发明的有益效果是：本发明提供的装置在喷管流道内压力测量实验中，移动探针对流道内流体的流动无影响，且可以有效避免探针受力弯曲变形带来测量误差，适用于流道较长的场景；移动探针前端呈针尖状，可消除在入口气流较大时在移动探针前端产生的噪声；计算机控制步进电机驱动移动探针移动取压，精确可靠。

技术特征：

1.一种用于喷管流道内压力测量的可移动探针装置，其特征在于，包括喷管(2)、压力传感器(7)和中空的移动探针(1)，所述喷管(2)内部形成有喷管流道(3)，所述喷管流道(3)的直壁面上开设有沿流体流动方向的槽道，所述槽道贯通所述喷管(2)，所述移动探针(1)嵌装在所述槽道内并可沿所述槽道的长度方向滑动，所述移动探针(1)朝向所述喷管流道(3)的侧壁上开设有取压孔(4)；所述移动探针(1)的后端开孔，其内腔通过该孔与所述压力传感器(7)连通。

2.根据权利要求1所述的用于喷管流道内压力测量的可移动探针装置，其特征在于，所述移动探针(1)的外形呈圆柱状，所述槽道的横截面为圆弧形。

3.根据权利要求2所述的用于喷管流道内压力测量的可移动探针装置，其特征在于，所述槽道横截面的圆弧对应圆心角的角度范围为300°至330°。

4.根据权利要求1所述的用于喷管流道内压力测量的可移动探针装置，其特征在于，所述移动探针(1)的前端呈针尖状。

5.根据权利要求1所述的用于喷管流道内压力测量的可移动探针装置，其特征在于，还包括长直的流体管道(8)，其前端、侧壁及后端各设有一个开口，所述喷管(2)安装在所述流体管道(8)中部；所述流体管道(8)的前端开口为流体的入口；其侧壁开口位于所述喷管(2)后方，为流体的出口；其后端开口上固定设有封板(5)；所述移动探针(1)贯穿所述封板(5)且两者之间形成密封。

6.根据权利要求5所述的用于喷管流道内压力测量的可移动探针装置，其特征在于，还包括移动套(6)，所述移动探针(1)的后端固定在所述移动套(6)的前端，所述压力传感器(7)设置在所述移动套(6)的后端，所述移动套(6)内设有孔道，所述移动探针(1)的内腔通过所述孔道与所述压力传感器(7)连通。

7.根据权利要求6所述的用于喷管流道内压力测量的可移动探针装置，其特征在于，还包括联动杆(9)、滑块(14)、底座(15)和步进电机(11)，所述底座(15)上设有滑轨(16)，所述步进电机(11)通过丝杆结构驱动所述滑块(14)沿所述滑轨(16)滑动，所述联动杆(9)设置在所述移动套(6)和滑块(14)之间，以带动两者联动滑动。

8.根据权利要求7所述的用于喷管流道内压力测量的可移动探针装置，其特征在于，还包括与所述压力传感器(7)依次电连接的采集板卡(12)和计算机(13)。

9.根据权利要求8所述的用于喷管流道内压力测量的可移动探针装置，其特征在于，所述步进电机(11)的输入端与所述计算机(13)电连接。

技术总结
本发明涉及一种用于喷管流道内压力测量的可移动探针装置，包括喷管、压力传感器和中空的移动探针，所述喷管内部形成有喷管流道，所述喷管流道的直壁面上开设有沿流体流动方向的槽道，所述槽道贯通所述喷管，所述移动探针嵌装在所述槽道内并可沿所述槽道的长度方向滑动，所述移动探针朝向所述喷管流道的侧壁上开设有取压孔；所述移动探针的后端开孔，其内腔通过该孔与所述压力传感器连通，相比于现有技术，本发明提供的装置在喷管流道内压力测量实验中，移动探针对流道内流体的流动无影响，且可以有效避免探针受力弯曲变形带来测量误差，适用于流道较长的场景。

技术研发人员：孙皖,朱隆祥,连强,唐思邈,马在勇,张卢腾,潘良明
受保护的技术使用者：重庆大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12