[發明專利]噴管喉道段水冷結構

有效

• 申請號: 201410555449.4
• 申請日: 2014-10-17
• 公開（公告）號: CN104406763A
• 公開（公告）日: 2015-03-11
• 發明（設計）人: 沈逢京;穆東波;孫勇堂
• 申請（專利權）人: 北京航天益森風洞工程技術有限公司
• 主分類號: G01M9/04
• 分類號: G01M9/04
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理事務所(普通合伙) 11369
• 代理人: 史霞

技術領域

本發明涉及高超聲速低密度風洞領域，尤其涉及一種高超聲速低密度風洞的噴管喉道段水冷結構。

背景技術

低密度風洞實質上是一座高超聲速風洞，它具有吹吸式風洞的全部特點，是研究稀薄氣體氣動特性的重要試驗設備。

噴管是將氣流加速到所需速度并在試驗段中產生均勻流動的重要部件，對高超聲速風洞設計，關系非常重大。高超聲速低密度風洞加熱器加熱溫度很高，可以達到1400K以上，因此噴管喉道處熱流密度很大，噴管喉道段必須用冷卻水冷卻。

國內目前只有一座高超聲速低密度風洞，它的噴管為水冷噴管，它的冷卻水道開在半圓形墊塊內型面上，半圓形墊塊需要先整體加工為圓形墊塊，再用線切割一剖為二，在圓形墊塊內型面上加工縱向水槽，工藝復雜，加工困難，費用高，并且不能提高噴管內壁面的結構強度。噴管的若干根冷卻水進、出水管通過管接頭與外殼體法蘭上進、出水口連接，由于法蘭上進、出水口較多，連接若干根進、出水管，使設備布置顯得很凌亂，并且當需要更換喉道段時，每一個進、出水口管接頭都要反復裝卸，費工費力，管接頭反復的拆裝容易造成漏水。

發明內容

本發明針對現有技術的不足，提供一種高超聲速低密度風洞噴管喉道段水冷結構，解決了高超聲速低密度風洞噴管喉道段的冷卻問題，滿足高超聲速低密度風洞吹風試驗要求。

本發明提供的噴管喉道段水冷結構包括噴管內壁、外殼體、冷卻水進水集水環、冷卻水出水集水環、小支架、夾塊、和擋圈，所述夾塊包裹在所述噴管內壁上，所述噴管內壁與所述夾塊之間形成有冷卻水通道，所述噴管內壁的沿氣流方向的后端與所述外殼體通過擋圈連接，所述冷卻水進水集水環與所述冷卻水出水集水環均為環繞外殼體的圓環形，并分別配置在所述外殼體的沿氣流方向的前端和后端外側的圓周上，所述冷卻水進水集水環通過其上周向均布的進水管連接所述外殼體，所述冷卻水出水集水環通過其上周向均布的出水管連接所述外殼體，所述冷卻水進水集水環與所述冷卻水出水集水環均通過各自下方配置的小支架與地基連接。

優選所述噴管內壁的外表面沿軸向開設有縱向槽，構成所述冷卻水通道，所述冷卻水通道截面呈矩形，該矩形的面積先隨著噴管型面的收縮而變小，再隨著噴管型面的擴張而變大，

優選所述冷卻水進水集水環與所述冷卻水出水集水環均由φ94×10管道彎制而成，并且在各自的內側均配置有若干根小管道φ42×4，每個所述小管道均與所述外殼體的法蘭上所配置的進水口或出水口焊接，所述冷卻水進水集水環的外側對稱配置兩個總進水口，所述冷卻水出水集水環的外側對稱配置有兩個總出水口，所述總進水口和所述總出水口均通過法蘭與總進水管或總出水管連接。

優選所述夾塊為兩個配合所述噴管內壁和所述外殼體的形狀的半圓形體，所述夾塊的內表面為型面曲線，外表面為圓柱面。

優選所述噴管內壁的最大線性膨脹量小于2.7mm。

優選所述噴管內壁采用鈹青銅制成。

優選所述噴管喉道段最大外徑不超過200mm，長度不超過400mm。。

本發明的噴管喉道段水冷結構，通過在冷卻水通道外表面開設截面變化的冷卻水通道，解決了在半圓形墊塊內型面開冷卻水道的工藝難題，并且冷卻水道之間形成肋，增強了噴管內壁的結構強度。本發明冷卻水采用集水環的進、出水方式，將若干根進、出水軟管整合為一個總的集水環，再通過小管道分配給外殼體法蘭上的進、出水口，集水環的兩側設置兩個總的進、出水口，當需要更換喉道段時，只要把總進、出水口的法蘭松開，就可將喉道段整體更換，而不需要拆裝多個管接頭，從而避免管接頭漏水。該設計為模塊式結構，方便噴管喉道段的更換和維修，結構合理簡單，并且設備布置整齊美觀。利用集水環下方設置小支架，方便喉道段的支撐和放置。利用本發明，對噴管喉道段經過進行水冷后，喉道處最高溫度為613K，冷卻效果良好，滿足高超聲速低密度風洞吹風試驗要求。本發明通過簡單、合理的機械結構實現對高超聲速低密度風洞喉道段的冷卻，在實際應用中，低密度噴管的冷卻效果良好。本發明節約加工經費，方便設備的安裝、調試、維修。

附圖說明

圖1為噴管喉道段水冷結構的立體圖；

圖2為噴管喉道段水冷結構的示意圖；

圖3為噴管喉道段水冷結構的噴管內壁的立體圖。

具體實施方式