【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于航空發動機溫度測試，具體涉及一種雙絲熱電偶動態溫度探針。
技術介紹
1、航空發動機裝機運行時，由于環境因素的影響，風扇/壓氣機進口可能會出現動態溫度畸變。例如，當飛機在高機動飛行、發射導彈時吸入了導彈排除的廢氣、艦載機甲板彈射時吸入發動機回流尾氣和水蒸氣、進氣道內的防冰裝置加熱等情況下，都會導致發動機進氣動態溫度畸變。這一動態溫度畸變經過進氣道時，氣流速度的提高可能導致大曲率彎處的附面層分離，擾亂進氣流場的均勻性；對于渦軸發動機，氣流還要經過粒子分離器，產生預旋擴散。經歷上述發展的動態溫度畸變達到風扇/壓氣機的進口后，會導致風扇壓氣機的工作環境、負載發生變化。動態溫度畸變不僅會影響發動機的喘振邊界(嚴重時甚至直接引發喘振)，也會影響發動機的共同工作線，其對發動機氣動穩定性產生不可忽視的影響。為準確了解發動機進口動態溫度畸變對風扇/壓氣機氣動穩定性的影響，需要開展相關的壓縮系統進氣動態溫度畸變試驗，模擬各種不同動態溫度畸變條件下的風扇/壓氣機特性變化。這就需要精確測量壓縮系統的進口動態溫度畸變(以溫升率為主)，及其在后續各級壓氣機中的發展情況，從而為準確把握壓縮系統在各種畸變條件下的氣動穩定性提供支撐。
2、目前，對于進口動態溫度畸變，國內各研究機構開展了理論分析研究和以小慣性熱電偶、組合絲徑熱電偶和熱線/熱膜溫度計為主要途徑的試驗測試技術研究。但在頻響、測溫精度、溫度場測試方法、數據處理方法、動態溫度校準方法等方面，都存在不能滿足型號需求的問題，與國外先進水平也存在較大差距。其主要存在四個方面的缺陷：其
3、因此，急需發展一種高精度、工作穩定、空間分辨率小且能同時測量風扇/壓氣機進口動態溫度畸變測試探針，以實現對動態溫度畸變的準確測量，為風扇/壓氣機各級高性能設計提供直接的數據支撐。
技術實現思路
1、本專利技術的一種基于雙熱電偶的動態溫度探針，探針由偶絲支桿、探針支桿、熱電偶測量接點和熱電偶偶絲組成，為了減少偶絲支桿在流場中產生的繞流可能會對熱電偶測量接點的溫度測量產生干擾，將偶絲支桿做成尖劈型，偶絲支桿支撐熱電偶偶絲，雙絲熱電偶放置在支桿前緣，平行于來流，減小繞流對測量接點的影響，提升溫度探針的響應頻率，熱電偶偶絲通過偶絲支桿拉直，呈“一”型，熱電偶測量接點位于中間位置。迎向氣流方向，兩根熱電偶平行放置，確保測量同一溫度點。裸露熱電偶偶絲與偶絲支桿成“п”型，該形狀可以保證熱電偶與流場充分接觸，并方便更換熱電偶偶絲。
2、相比于傳統的熱電偶動態溫度探針，本專利技術提出了一種新型雙絲熱電偶動態溫度探針，通過對不同絲徑間的動態關系進行深入研究，提出了一種基于二階補償策略的溫度測量方法，能夠根據實際溫度動態變化調整補償參數。該設計使得熱電偶偶絲在高速氣流沖擊下能夠保持強度與剛度，不易發生彎曲變形。通過補償策略，達到了與理想的細絲熱電偶相同的動態響應。熱電偶的二階傳遞函數關系式如下：
3、
4、將二階傳遞函數看成是兩個一階傳遞函數的和，兩個一階傳遞函數分別于熱電偶測量接點以及熱電偶偶絲相關。具體表達式為：
5、
6、h(z)＝m1h1(z)+m2h2(z)
7、獲得影響熱電偶動態特性的四個參數，分別為m1，m2，τ1,τ2,本專利技術通過cfd模擬技術，系統性地分析了影響熱電偶動態特性的四個關鍵參數：m1、m2、τ1和τ2。在多種不同工況下進行模擬分析后，最終得出，不同絲徑的熱電偶在m1和m2的值上保持不變，τ1和τ2的比值與熱電偶的絲徑密切相關，通過對兩根較粗熱電偶的m1和m2值的平均處理，我們能夠近似地估算出更細熱電偶的m1和m2值。這種方法不僅簡化了實際測量過程，還能夠在不直接測量細絲熱電偶的情況下，預測其性能。進一步地，通過分析兩個熱電偶的τ1和τ2的比值，我們能夠確定細絲熱電偶的τ1和τ2參數，從而準確地獲得其傳遞函數。
8、本專利技術提供了一種能測量風扇/壓氣機進口動態溫度畸變的雙絲熱電偶動態溫度探針，要解決的技術問題是：第一，解決了現有小慣性熱電偶高響應頻率和高強度之間的矛盾。第二，通過引入二階補償策略的溫度測量方法解決了現有溫度場的快速變化與一階模型的預測之間存在顯著偏差，極大提高了整體測量的準確性和可靠性。第三，解決了現有動態溫度探針尺寸較大、對流場干擾大、組合絲徑熱電偶雙偶之間間距過大導致空間分辨率低問題。第四，解決了現有動態溫度探針測量高馬赫氣流時，熱電偶偶絲在高速氣流沖擊下能夠難以保持強度與剛度，易發生彎曲變形的問題。
9、本專利技術的技術解決方案是：
10、1、一種基于雙熱電偶的動態溫度探針，由偶絲支桿(1)、探針支桿(2)、剛玉管(3)、粗熱電偶測量接點(4)、細熱電偶測量接點(5)、粗熱電偶偶絲(6)、細熱電偶偶絲(7)組成，其特征在于：偶絲支桿(1)與探針支桿(2)連接，在偶絲支桿(1)前緣開兩個“г”型通孔并貫穿探針支桿(2)，圓臺型探針支桿(2)以減小支桿對流場的干擾，剛玉管(3)固定于偶絲支桿(1)和探針支桿(2)“г”型通孔內，用于粗熱電偶偶絲(6)和細熱電偶偶絲(7)的隔熱絕緣，粗熱電偶偶絲(6)和細熱電偶偶絲(7)通過剛玉管(3)內孔引出，雙絲熱電偶探針頭部裸露偶絲拉緊且呈“—”型，粗熱電偶測量接點(4)、細熱電偶測量接點(5)位于裸露偶絲中間。
11、2、偶絲支桿(1)采用耐高溫合金材料制成，偶絲支桿(1)為尖劈型支桿，內部為中空的“г”型圓柱支桿，由半圓柱和三棱柱構成，半圓柱直徑為2～4毫米，高度為8～20毫米，三棱柱邊長為4～8毫米，中空“г”型圓柱直徑為1～2毫米，高度為6～15毫米，偶絲支桿(1)采用彎頭設計，可以避免偶絲折斷，延長偶絲壽命，偶絲支桿(1)中軸線距探針支桿(2)中軸線的距離為4～6毫米。
12、3、探針支桿(2)的形狀為圓臺，有助于減小探針支桿對流場中的擾動，圓臺采用上小下大的設計，上園直徑為6～12毫米，下圓直徑為10毫米至20毫米，在偶絲支桿(1)固定位置開有本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種基于雙熱電偶的動態溫度探針，由偶絲支桿(1)、探針支桿(2)、剛玉管(3)、粗熱電偶測量接點(4)、細熱電偶測量接點(5)、粗熱電偶偶絲(6)、細熱電偶偶絲(7)組成，其特征在于：偶絲支桿(1)與探針支桿(2)連接，在偶絲支桿(1)前緣開兩個“Г”型通孔并貫穿探針支桿(2)，圓臺型探針支桿(2)以減小支桿對流場的干擾，剛玉管(3)固定于偶絲支桿(1)和探針支桿(2)“Г”型通孔內，用于粗熱電偶偶絲(6)和細熱電偶偶絲(7)的隔熱絕緣，粗熱電偶偶絲(6)和細熱電偶偶絲(7)通過剛玉管(3)內孔引出，雙絲熱電偶探針頭部裸露偶絲拉緊且呈“—”型，粗熱電偶測量接點(4)、細熱電偶測量接點(5)位于裸露偶絲中間；
【技術特征摘要】
1.一種基于雙熱電偶的動態溫度探針，由偶絲支桿(1)、探針支桿(2)、剛玉管(3)、粗熱電偶測量接點(4)、細熱電偶測量接點(5)、粗熱電偶偶絲(6)、細熱電偶偶絲(7)組成，其特征在于：偶絲支桿(1)與探針支桿(2)連接，在偶絲支桿(1)前緣開兩個“г”型通孔并貫穿探針支桿(2)，圓臺型探針支桿(2)以減小...
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。