2 北京科技人学学报 1994年No.1 工程研究中常用五孔探针测量三维速度场，但其实施过程工效低、周期长，操作繁琐 复杂并易引起读数、查图与计算误差·为此，我们开发了基于五孔探针测速原理的三维流场 计算机测速系统，应用该系统对一系列新型氧煤枪三维流场进行了研究· 1五孔探针计算机测定系统 1.1五孔探针测速原理 五孔探针置入被测设备内部空间三维流场中，气流绕流通过直径约5mm的探头球面上5 个内径约为0.5mm的感压孔时，球体表面感受的压力与气体运动方向存在确定的函数关 系。当转动五孔探针使孔4和孔5联接的压差传感器处于平衡（即P,=P)时、气流来流方 向处在孔1.2、3所在平面内，并与孔4、5对称，利用探针后部的转向刻度盘可确定来流方 向与水平面的夹角x.根据1,2.3、4各孔感受的压力间的关系，按照预先在风洞内标定的 校正曲线K一B、可以得到B角.再由其他校正曲线分别求出其他校正系数K,-K,4K, 据此，可从下式求得气流速度为： VI= PH.O P:-P +P-P P K-4 K-1 其中V为空间速度矢量：PHoP。分别为水和所测气体的密度：PP、P、P,分别为孔1.2、 3、4感受的压力；K,4、K-分别为校正系数. 由x、阝角与1V1值就可根据下列公式确定气体流动速度和方向. =VI sin B I'.=|V|cosB·cosY I"=|V|cosB·sin1 这里、分别为轴向速度、径向速度及切向速度· 可按下式求出被测点的全压P与挣压P P'=P:/K. P=P-(1/2)peIV12 1.2计算机流场测定系统 1.2.1计算机流场测定系统的实现 根据上述测量原理，五孔探针从流场中某点测得的4组压差信号分别送到4个压差传感 器并被转变为电信号，再输入AD转换板送人计算机，通过软件实现数据采集、处理和 结果打印.整个过程均由计算机控制与执行，最终实现多维流场的在线测量、计算、绘图， 并打印出完整的检测报告 1.2.2测试系统的硬件组成 测试系统由探测传感系统与采样处理系统两部分组成，探测系统有五孔探针、压差传感 器及信号调制电路等部件：采样系统由AD板、微型计算机，打印机等组成· 1.2.3软件组成 测量软件采用全菜单形式提示、选择工作方式和窗口显示技术.开机时，系统自动进入北 京 科 技 大 学 学 报 尧辫 年 工 程 研究 中常用 五孔探 针测量 三 维速 度 场 ’ ， 但 其 实 施 过 程 工 效 低 、 周 期 长 ， 操 作 繁 琐 复杂并 易 引起读 数 、 查 图与计算 误差 为此 ， 我们 开 发 了基 于 五孔 探 针测 速 原理 的三 维 流场 计算 机测 速 系 统 应 用 该 系统对 一 系列 新 型 氧煤 枪 三 维流 场进行 了研究 五孔探针计算机测定 系统 五孔探针测 速原 理 五孔探 针置 人被 测 设备 内部 空 间三 维流 场 中 ， 气 流绕 流 通 过 直 径 约 的 探 头球 面 上 个 内径 约 为 刀 的 感 压 孔 时 ， 球 体 表 面 感 受 的 压 力 与 气 体 运 动 方 向存 在 确 定 的 函 数 关 系 。 当转 动五孔 探 针使孔 和 孔 联 接 的压差 传感 器处于 平 衡 即 凡 尸 时 ， 气 流来 流方 向处在 孔 、 、 所在 平 面 内 ， 并 与孔 、 对称 ， 利 用 探 针后部 的转 向刻 度 盘 可 确 定 来 流 方 向与水 平 面 的夹 角 根据 、 、 、 各孔 感 受 的压力 间 的 关 系 ， 按 照 预 先 在 风 洞 内标 定 的 校 正 曲线 凡一 刀 ， 可 以 得到 刀角 再 由其 他 校 正 曲线 分 别 求 出 其 他 校 正 系 数 凡 一 、 凡 一 、 凡 ， 据此 ， 可 从下 式求 得 气流 速 度 为 ， －。 上二二 凡 一 其 中 为空 间速 度 矢量 。 、 分 别 为水 和 所测 气体 的密度 尸 、 尸 、 尸 、 凡 分别 为孔 、 、 、 感 受 的压 力 凡 一 、 凡 一 ， 分别 为校 正 系 数 由 、 方角 与 值 就 可 根 据 下列公 式 确定 气体流动 速度 和 方 向 干二 刀 不 厂 刀 · 卜 ，一 · 这 里 、 、 ’ 、 ， 分 别 为轴 向速度 、 径 向速 度 及 切 向速 度 可 按 卜式 求 出被测 点 的全 压 尸 ’ 与静 压 尸 厂 尸 凡 一 ’ 一 户。 计 算机流场 测定 系统 计算 机 流 场测 定 系统 的实现 根 据 上 述 测 量 原理 ， 五 孔 探 针 从 流 场 中某 点 测 得 的 组 压差 信 号分别 送 到 个 压 差 传 感 器并 被 转 变 为 电 信号 ， 再 输 人 转 换 板 送 人 计 算 机 ， 通 过 软 件 实 现 数 据 采 集 、 处 理 和 结 果 打 印 整 个过 程均 由计 算 机 控制 与 执行 ， 最 终 实现 多维流 场 的 在 线 测 量 、 计 算 、 绘 图 ， 并 打 印 出完整 的检 测 报 告 测 试 系 统 的硬 件 组 成 测 试系 统 由探 测 传 感 系统 与采样 处理 系统 两 部 分组 成 探测 系 统有 五孔 探 针 、 压 差 传 感 器及 信 号调 制 电路 等部 件 采 样 系 统 由 板 、 微 型计算 机 ， 打 印机等 组 成 软 件组 成 测 量 软件 采 用全 菜 单 形 式提 示 、 选 择工 作 方式 和 窗 口 显示 技 术 开 机 时 ， 系 统 自动进 入