一种利用等离子体射流减小支杆堵塞效应的稳态压力探针梳.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111366294A(43)申请公布日2020.07.03(21)申请号202010375477.3(22)申请日2020.05.07(71)申请人北京航空航天大学地址100191北京市海淀区学院路37号(72)发明人马宏伟郭君德(51)Int.Cl.G01L23/08(2006.01)G01L19/06(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图8页(54)发明名称一种利用等离子体射流减小支杆堵塞效应的稳态压力探针梳(57)摘要本发明属于流场压力测试技术领域，具体涉及一种利用等离子体射流减小支杆堵塞效应的稳态压力探针梳。探针头部包含多个稳态压力探头，与探针梳支杆焊接；引压管封装于探针梳支杆和安装座内部，一端与探针头部的测压孔相通，另一端由安装座尾部引出；探针梳支杆与安装座焊接，其内部包含多个相互独立的结构：引压管通道和等离子体发生腔；电极安装在等离子体发生腔内部，电极引出线缆从安装座尾部引出；等离子体发生腔开设一个射流槽，与探针梳支杆下游相通。本发明探针梳通过在支杆内部产生等离子体，并通过等离子体发生器工作时产生的吹气和吸气作用控制气流经过支杆后的尾迹，能有效减弱探针梳支杆的堵塞效应，减少支杆对被测流场的干扰。CN111366294ACN111366294A权利要求书1/1页1.一种利用等离子体射流减小支杆堵塞效应的稳态压力探针梳，其特征在于：由探针梳支杆(1)、探针头部(2)、安装座(3)、射流槽(4)、引压管(5)、引压管通道(6)、等离子体发生腔(7)、电极(8)、端部绝热绝缘层(9)、侧壁绝热绝缘层(10)和电极引出线缆(11)组成，所述的探针头部(2)包含多个稳态压力探头，与探针梳支杆(1)焊接；引压管(5)封装于探针梳支杆(1)和安装座(3)内部，一端与探针头部(2)的测压孔相通，另一端由安装座(3)尾部引出；所述的探针梳支杆(1)与安装座(3)焊接，其内部包含多个相互独立的结构：引压管通道(6)和等离子体发生腔(7)；所述的电极(8)安装在等离子体发生腔(7)内部，电极引出线缆(11)从安装座(3)尾部引出；所述的等离子体发生腔(7)开设一个射流槽(4)，与探针梳支杆(1)下游相通；探针头部(2)长度为2毫米～20毫米，可以为单孔、三孔、四孔、五孔、七孔等压力探头，探头个数为3～5个；探针梳支杆(1)截面为腰型，前、后半圆直径为3毫米～20毫米，圆心距为2毫米～16毫米，其长度根据不同测量环境而定；等离子体发生腔(7)内壁为圆柱形，轴线与探针梳支杆(1)后半圆轴线平行，上端与安装座(3)底面齐平，下端与探针梳支杆(1)顶端距离为0.1毫米～2毫米，截面直径为2毫米～6毫米；等离子体发生腔(7)个数为1～3个；等离子体发生腔(7)为1个时，其截面圆心与探针梳支杆(1)后半圆圆心的距离为0毫米～5毫米；等离子体发生腔(7)为2个时，两个等离子体发生腔(7)截面圆心对称分布，与探针梳支杆(1)后半圆圆心之间的夹角为90°～180°，距离为2毫米～5毫米，两个等离子体发生腔(7)可以同步工作，也可以交替工作；等离子体发生腔(7)为3个时，三个等离子体发生腔(7)截面圆心呈环形分布，圆环中心为探针梳支杆(1)后半圆圆心，圆环半径为2毫米～5毫米，其中两个等离子体发生腔(7)圆心在圆环上的圆心角为100°～150°，三个等离子体发生腔(7)可以同步工作，也可以交替工作；射流槽(4)排气方向与主流方向平行；射流槽(4)出口宽度为0.1毫米～4毫米，长度与等离子体发生腔(7)高度相同；用端部绝热绝缘层(9)将电极(8)上下两端固定在等离子体发生腔(7)中，起到绝热、绝缘、密封、固定的作用；并用侧壁绝热绝缘层(10)与探针梳支杆(1)相隔，起到绝热、绝缘的作用；电极(8)直径为0.5毫米～1.5毫米，间距为0.2毫米～1毫米，材质为铈钨合金、钛合金或不锈钢等；电极(8)所需电源可以为毫秒脉冲电源，也可以为纳秒脉冲电源，电源输出的脉冲宽度为5ns～20000ns，频率为0.1kHz～50kHz，电压为2kV～30kV，最大脉冲能量30mJ；通过校准风洞对探针梳进行标定，获得不同来流方向、不同马赫数下探针梳气动校准系数，并在已知来流压力、方向和马赫数的条件下，确定等离子体发生所需电源的电压等参数条件；实际测量中，利用校准风洞获得的在不同来流方向、不同马赫数下探针梳气动校准系数，计算出被测流场的总压、静压、马赫数、气流角，并据此获得的总压、静压、马赫数、气流角，设定等离子体发生所需电源的电压等参数条件，控制等离子体的生成量以及射流量，通过等离子体发生器工作时射流槽(4)产生的吹气和吸气作用控制气流经过探针梳支杆(1)后的尾迹，能有效减弱探针梳支杆(1)的堵