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五孔探针的角度是怎么定义的

2024-02-21

五孔探针作为一种精密的气动测量工具,被广泛应用于风洞试验、发动机燃烧室流场分析以及各种气体流动研究中。其设计的核心在于通过探针头部五个特定布置的孔道来同时获取流体的速度分量信息,从而实现对三维复杂流场的精确测量。

1.流动方向与坐标系建立

五孔探针的工作原理基于预设的坐标系。通常情况下,该坐标系是以探针头部的几何中心为原点,并且沿着探针轴线方向定义X轴(轴向),垂直于探针轴线并指向流体流向的方向定义Y轴(径向),而Z轴则通过右手定则确定,形成三维直角坐标系统。

温特纳五孔探针

2.角度参数定义

攻角(Alpha,α):攻角是衡量流体相对探针轴线方向的偏离程度,它是指流体速度矢量与探针轴线之间的夹角,在XOY平面上投影。当流体正对探针轴线时,攻角为零;当流体从侧面冲击探针时,攻角增大。

侧滑角(Beta,β):侧滑角则是描述流体速度矢量在YOZ平面上相对于探针轴线的偏移情况。如果流体沿Y轴方向无分量,则侧滑角为零;若有侧向分量,侧滑角即为这一分量与X轴之间的夹角。

合角度(Xi,Χ):合角度是攻角和侧滑角的合成,代表了流体速度矢量与探针轴线实际的偏离角。由于五孔探针的设计特性,其测量范围一般限定在α≤30°,β≤30°,对应的合角度χ不超过41°,以保证测量结果的准确性和有效性。

3.角度调整与测量精度

五孔探针在实际使用过程中,需要根据待测流场的特点进行角度调整。通过精准地控制探针在不同角度下的测量位置,可以确保探针获取到全面的流速分布数据。探针角度的准确性直接影响到压力系数的计算以及由此得到的三维速度矢量的重构质量,因此,探针的标定技术尤为重要,包括采用多项式拟合或其他数学模型校准探针对应角度下的压力分布关系。


编辑:孙瑞安


关键词:五孔探针—气动探针—探针角度

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