某改型温度测量探针结构气动特性试验与数值分析

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1、第41卷第l期2015年2月航空发动机Aeroen百neV01．41No．1Feb．2015某改型温度测量探针结构气动特性试验与数值分析苏金友，袁世辉，赵涌，叶燕(中航工业燃气涡轮研究院航空发动机高空模拟技术重点实验室，四川汀油621703)摘要：针对某型温度测量探针在使用过程中的测量误差，对探针滞止罩进行了结构改型设计。为清晰认识改型滞止罩结构气动特性和后续改进方案效果，分别对面积比为2、4和8的改型滞止罩进行了稳态数值仿真，并从静温恢复系数、速度分布以及气流流场分布情况对其气动特性进行了分析。

2、结果表明：改进型滞止罩结构在较大面积比下可以满足最初设计要求，且面积比为8．1的结构气动特性较好。关键词：温度探针；滞止罩；气动特性；数值仿真；结构设计；航空发动机中图分类号：V211．752文献标识码：Adoi：10．13477／j．cnkl．aeroen91ne．2015．01．016E×per．mentandNumericaISimulationofAerodynamicCharacter．sticsforImpr0VedTemperaturePrObeSUJin—you，YuANshi—h

3、ui，zHAoYon萤YEYan(KeyLaboratoryofAeroen垂neHigh～titlldesimulationTechnology，AVICGasTurbineResearchInsticute，Jiangyousichuan6217()3，china)AbStraCt：Aimingatthemeasurementermrsofatempemturepmbe，thestructureoftheprobestagnationcoverwasimpmved．Inordertoanaly

4、zetheaemdynamiccharacteristicsoftheimpmvedstagnationcoversandtheeffectivenessoftheimpmvedschemes，theimpmvedstagnationcoverswithaeraratio2，4and8werenumedcallysimulatedatsteadyconditions．Theaemdynamicchamcteristicsincludingstatictemperaturerecoverycoemc

5、ient，velocitydistributionandnuiddistributjonwereanalyzed．Theresultsshowthattheimprovedstagnationcoverscanmeettheinitialdesignrequirementonlargeraeraratio，andthestmctureaemdynamiccharacteristicwithaeramtio8．1ismuchbetter．Keywords：tempemturepmbe；stagnat

6、ioncover；aerodynamiccharacteristics；numericalsimulation；stⅢcturedesign；aemengineO引言航空发动机的工作特I生多以温度和压力来表征，在整机试验中，温度和压力是测试参数中极为普遍又重要的参数。其中温度较难以精确测量，主要表现在温度变化的诱导因素多，如热传导、热辐射和对流，易被直接接触和间接接触的环境影响，这都增加了温度精确测量的难度，然而，温度探针的设计原则是在整个测量范围内能准确、可靠地T作

7、l-21。目前，常用的温度测

8、量受感部为热电阻和热电偶，依据不同测试要求，都有特有的测试装置和使用环境。在航空发动机整机试验中，通常在进气流量管内采用热电偶测量探针(即多个温度测点装置，也称为热电偶探针)测量发动机进气总温13J。从温度变化的诱因可知，影响热电偶测量精度较为重要的气动和热力因素主要有速度误差、传导误差、辐射误差以及催化误差等14l，其中催化误差主要发生在燃烧气流中，流量管内温度测量主要涉及到前3种影响因素。由不锈钢制成的传统温度探针滞止罩多采用圆柱形结构，横截面小，环抱热电偶测点，在较高或较低温气流试验时，滞止

9、罩对热电偶辐射影响相对较大，致使热电偶不能准确反映当地的气流滞止温度。为了减小这种影响因素，并需要保证不增大速度和传导误差的影响，需要考虑合适的进排气面积比(f叫融。)来改进温度探针滞止罩结果。本文设计不同进排气面积比新型滞止罩结构，对热电偶受感区域延长设计(即滞止罩内热电偶延长)，收稿日期：2013一ll—17作者简介：苏金友(1983)，男，硕十，工程师，从事航空发动机高空模拟试验技术研究工作；E—mail：sujinyou2005@126mm。吼甩格式：苏金友．袁世辉．赵涌．