[發明專利]一種改進儲氣式風洞的方法及其裝置

有效

• 申請號: 201510858670.1
• 申請日: 2015-12-01
• 公開（公告）號: CN105403378B
• 公開（公告）日: 2018-06-26
• 發明（設計）人: 茍仲武
• 申請（專利權）人: 茍仲武
• 主分類號: G01M9/04
• 分類號: G01M9/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明屬于風洞技術領域，具體涉及一種改進儲氣式風洞的方法及其裝置。其包括低壓液態空氣或低壓液態氮氣經氣化器吸收環境熱源轉化為常溫高壓氣體；常溫高壓氣體一部分充入壓縮氣罐，另一部分驅動膨脹機將高壓勢能轉化為機械能驅動空壓機；膨脹機排放的乏氣用于冷卻空壓機；經空氣放大器增壓后的常溫常壓空氣輸入空壓機，空壓機壓縮產生的高壓氣體與空壓機冷卻出口排出的乏氣混合進入壓縮氣罐；壓縮氣罐的壓縮氣體經過風洞噴氣頭高速進入風洞管形成風洞氣流。本發明將氣化器、空氣放大器、膨脹機用于風洞領域，充分利用環境熱能，大幅度減少對電能的消耗、可以快速、連續大氣流供氣、簡化系統、降低能耗，效率高、成本低。

技術領域

本發明屬于風洞技術領域，具體涉及一種改進儲氣式風洞的方法及其裝置。

背景技術

風洞即風洞實驗室，是以人工的方式產生并且控制氣流，用來模擬飛行器或實體周圍氣體的流動情況，并可量度氣流對實體的作用效果以及觀察物理現象的一種管道狀實驗設備，它是飛行器研制工作中的一個不可缺少的組成部分。它不僅在航空和航天工程的研究和發展中起著重要作用，隨著工業空氣動力學的發展，在交通運輸、房屋建筑、風能利用等領域更是不可或缺的。

風洞的驅動系統有兩類，一類是連續式風洞，由可控電機組和由它帶動的風扇或軸流式壓縮機組成。風扇旋轉或壓縮機轉子轉動使氣流壓力增高來維持管道內穩定的流動。改變風扇的轉速或葉片安裝角，或改變對氣流的阻尼，可調節氣流的速度。另一類是儲氣式風洞，用小功率的壓氣機事先將空氣增壓貯存在貯氣罐中，或用真空泵把與風洞出口管道相連的真空罐抽真空，實驗時快速開啟閥門，使高壓空氣直接或通過引射器進入洞體或由真空罐將空氣吸入洞體，因而有吹氣、引射、吸氣以及它們相互組合的各種形式。

目前儲氣式風洞普遍采用壓氣機將空氣先壓縮到大型儲氣瓶中，試驗時集中釋放獲取強大氣流。壓氣機工作時電能消耗巨大，從幾十千瓦到幾萬千瓦不等，并且壓氣機壓氣的能量轉換效率很低，在10~20%之間，大部分能量變成熱量散失到環境。傳統儲氣式風洞能耗大、效率低、連續工作時間短，同時一個不穩定的大型負載對電網壓力大。

發明內容

針對現有技術上存在的不足，本發明提供充分利用環境熱能，節能減排，大幅度減少對電能的消耗、可以快速、連續大氣流供氣、簡化系統、降低能耗，效率高、成本低的改進儲氣式風洞的方法及其裝置。

為了實現上述目的，本發明是通過如下的技術方案來實現：

一種改進儲氣式風洞的方法，其包括以下步驟：

低壓液態空氣或低壓液態氮氣經高壓低溫泵壓入氣化器吸收環境熱源轉化為常溫高壓氣體；

所述的常溫高壓氣體一部分充入壓縮氣罐，另一部分驅動膨脹機將高壓勢能轉化為機械能驅動空壓機；

環境中的常溫常壓空氣經過空氣放大器增壓形成有一定壓力和流速的氣流輸入空壓機，所述的空壓機對輸入的帶壓力和流速的氣體進行壓縮后輸出的高壓氣體與所述膨脹機做功后產生的乏氣混合進入所述的壓縮氣罐；

所述的壓縮氣罐的壓縮氣體經過風洞噴氣頭高速進入風洞管形成風洞工作氣流。

上述的一種改進儲氣式風洞的方法，其所述的低壓液態空氣或低壓液態氮氣的壓力范圍為0.1-0.5MPa。

上述的一種改進儲氣式風洞的方法，其所述的常溫高壓氣體的壓力范圍為0.8-60Mpa。

上述的一種改進儲氣式風洞的方法，其所述的膨脹機產生的乏氣引入所述空壓機循環冷卻后與所述空壓機輸出的高壓氣體混合輸入所述的壓縮氣罐。

上述的一種改進儲氣式風洞的方法，其所述的熱源包括環境中的空氣源、水源、土壤源、地熱源。