马兴宇，明 晓

（南京航空航天大学 空气动力学系，江苏 南京210016）

0 引 言

七孔探针是一种测量流场某处速度的大小、方向、总压和静压的压力探头。作为一种精度高、可靠性好、测量角度范围大、结构简单的测量技术，七孔探针适用于大剪切、大偏角流场的测量，例如射流、钝体尾流、飞机翼尖涡等复杂流动。20世纪80年代，NASA和Ames研究中心联合研发了七孔探针及其标定方法，利用多项式代数方法拟合系数矩阵，进行误差分析［1］。当前，七孔探针广泛应用于流动分离［2］、复杂旋涡测量［3－5］、弹射救生［6］等领域。

七孔探针作为一种接触性测量技术，通常在均匀流场中进行标定。然而，探针的锥形头具有有限尺寸（直径约3mm～10mm），在测量复杂流场——例如剪切流动时——由于各个压力孔空间位置的差异，而造成各孔感受的压力不同，所测量的速度和角度都会产生误差。如图1所示，由于上方的孔所感受的压力比下方的孔所感受的压力大，使得角度的测量产生误差，同时也引起速度测量的误差。

本文利用数值模拟的方法，研究了七孔探针在剪切流场中气动特性，并分析了速度梯度、七孔探针直径、滚转角等因素产生的误差。在实验中，利用七孔探针测量圆管射流，验证了数值分析的结果。

图1 七孔探针测量剪切流场示意图Fig.1 The seven－hole probe in shearing flow field

1 七孔探针基本原理

对于七孔探针，根据七个压力孔的压力高低，将流动空间划分为七个区。以压力最高的孔编号为名。中心第七孔所对的流动空间称为内区，其它六个区称为外区。……