锥形三孔探针用于大气流角流场的技术研究

尹鹏 刘龙初

摘 要：三孔探针作为一种测量气流方向和速度的接触式气动设备，角度一般不超过±30°，当流场内部复杂、被测角度超过校准角度时，三孔探针无法获得准确的流场数据。本文设计了一种三孔探针，将校准角度扩大到±60°，获得了探针的气动特性曲线，提出了“分割角度”的概念，给出了分段迭代线性插值的数据处理方法，编制了专用计算程序，并对程序进行了验证试验，分析表明，三孔探针在校准角度±60°范围内，在分割角度外的验证点的角度误差不超过0.5°，马赫数误差不超过0.02，总压误差不超过0.2%，可以用于大气流角流场测试.

关键词：流场测试;三孔探针;校准技术;线性插值

在航空发动机试验过程中，常需要进行流场测量，三孔探针测量流场是基于气体绕流球体的原理[1]，气流在规则球体表面两个对称的小孔产生压力，根据小孔压力的变化，得到气流参数。

三孔探针在使用前必须进行校准，一方面是消除探针自身结构对感压局部流场的影响和由加工造成的角度不对称、孔口毛刺等机械误差，另一方面也是为获得不同角度、马赫数与各孔压力值的关系。

获得三孔探针校准数据后，需要对其进行数据处理，关于方向探针的处理方法，国内外学者进行了大量的研究[2-5]，为了了解三孔探针在大气流角流场的应用情况，本文设计了一种三管式三点三孔探针，在马赫数0.2～0.5下进行了角度为±60°的校准，分析了该结构三孔探针的气动特性，获得了探针的分割角度，提出了分段迭代线性插值的数据处理方法，为三孔探针在大气流角流场的应用提供帮助。……