[發(fā)明專利]連續(xù)式高速風洞降溫系統(tǒng)液氮噴入實驗段

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710354277.8
• 申請日: 2017-05-18
• 公開（公告）號: CN107219056B
• 公開（公告）日: 2023-05-26
• 發(fā)明（設計）人: 張國彪;周廷波;郗忠祥;李峰;高超;李征;盛強;郝東東
• 申請（專利權）人: 西北工業(yè)大學;中國人民解放軍63837部隊
• 主分類號: G01M9/04
• 分類號: G01M9/04
• 代理公司: 西北工業(yè)大學專利中心 61204
• 代理人: 陳星

本發(fā)明提出一種連續(xù)式高速風洞降溫系統(tǒng)液氮噴入實驗段，由筒身、4個排氣管路接口、16個上游液氮噴嘴接口、16個下游液氮噴嘴接口、上游法蘭、下游法蘭、12條縱向加強筋、3條環(huán)形加強筋、1個上游底座和2個下游底座構成；液氮噴入實驗段的上游端面連接連續(xù)式高速風洞的軸流壓縮機段出口，液氮噴入實驗段的下游端面連接連續(xù)式高速風洞的擴散段入口；液氮噴入實驗段上設有液氮噴孔和排氣管路接口，用于安裝液氮噴嘴和排氣管道；液氮噴入實驗段底部設有底座，用于支撐和調節(jié)水平高度。本發(fā)明有效保證了降溫運行時風洞的結構安全，實現(xiàn)了風洞內液氮的均勻、可控噴注，為建成我國第一套連續(xù)式高速風洞降溫系統(tǒng)提供了支撐。

技術領域

本發(fā)明涉及低溫環(huán)境下風洞實驗段的設計領域，具體是一種用于連續(xù)式高速風洞降溫系統(tǒng)的液氮噴入實驗段。

背景技術

提高風洞實驗雷諾數(shù)對減小實驗誤差，獲取更加接近真實飛行狀態(tài)的氣動數(shù)據(jù)具有重要意義。雷諾數(shù)由流體密度、溫度、速度和模型尺寸決定，在實驗段尺寸與流體介質不易改變的情況下，降溫可增大流體密度，減小粘性系數(shù)。液態(tài)氮是一種低沸點的惰性物質，具有蒸發(fā)快、化學性質穩(wěn)定等特點，利用液氮的汽化吸熱效應，向風洞內噴灑液氮，帶走風洞內的熱量，是一種提高實驗雷諾數(shù)有效途徑。噴液氮降溫系統(tǒng)是間隙式工作系統(tǒng)，不需要大功率的配電設備和制冷系統(tǒng)，可以大量節(jié)省固定設備投資；制冷量大且溫度范圍寬，液氮噴入壓力容易在較寬范圍內調節(jié)；占用空間較小：液氮噴入系統(tǒng)非常緊湊，液氮槽車等設備可以臨時租用；維護成本低，不需要大量的日常維護工作。我國目前在低溫連續(xù)式高速風洞方面尚屬空白，因此，研制適用于連續(xù)式高速風洞的噴液氮降溫系統(tǒng)對我國風洞技術創(chuàng)新與武器裝備研制具有重要意義。

提高風洞實驗雷諾數(shù)對減小實驗誤差，獲取更加接近真實飛行狀態(tài)的氣動數(shù)據(jù)具有重要意義。雷諾數(shù)由流體密度、溫度、速度和模型尺寸決定，在實驗段尺寸與流體介質不易改變的情況下，降溫可增大流體密度，減小粘性系數(shù)。液態(tài)氮是一種低沸點的惰性物質，具有蒸發(fā)快、化學性質穩(wěn)定等特點，利用液氮的汽化吸熱效應，向風洞內噴灑液氮，帶走風洞內的熱量，是一種提高實驗雷諾數(shù)有效途徑。噴液氮降溫系統(tǒng)是間隙式工作系統(tǒng)，不需要大功率的配電設備和制冷系統(tǒng)，可以大量節(jié)省固定設備投資；制冷量大且溫度范圍寬，液氮噴入壓力容易在較寬范圍內調節(jié)；占用空間較小：液氮噴入系統(tǒng)非常緊湊，液氮槽車等設備可以臨時租用；維護成本低，不需要大量的日常維護工作。我國目前在低溫連續(xù)式高速風洞方面尚屬空白，因此，研制適用于連續(xù)式高速風洞的噴液氮降溫系統(tǒng)對我國風洞技術創(chuàng)新與武器裝備研制具有重要意義。

由上述分析可知，連續(xù)式高速風洞的結構特殊、運行工況復雜，需要研制一套專用于連續(xù)式高速風洞降溫系統(tǒng)的液氮噴入實驗段，以在保證風洞洞體和軸流壓縮機安全的前提下實現(xiàn)液氮的噴入。

發(fā)明內容

為了解決常規(guī)鋼制結構風洞實驗段無法適用噴液氮降溫系統(tǒng)的技術難題，本發(fā)明提出一種適用于連續(xù)式高速風洞降溫系統(tǒng)的液氮噴入實驗段，選用耐低溫高強度金屬材料，設計與連續(xù)式高速風洞匹配的噴液氮實驗段及液氮噴孔布置方式，實現(xiàn)風洞內液氮的均勻、可控噴注。

本發(fā)明的技術方案為：

所述一種連續(xù)式高速風洞降溫系統(tǒng)液氮噴入實驗段，其特征在于：液氮噴入實驗段的上游端面連接連續(xù)式高速風洞的軸流壓縮機段出口，液氮噴入實驗段的下游端面連接連續(xù)式高速風洞的擴散段入口；液氮噴入實驗段上設有液氮噴孔和排氣管路接口，用于安裝液氮噴嘴和排氣管道；液氮噴入實驗段底部設有底座，用于支撐和調節(jié)水平高度。

進一步的優(yōu)選方案，所述一種連續(xù)式高速風洞降溫系統(tǒng)液氮噴入實驗段，其特征在于：所述液氮噴入實驗段由筒身、4個排氣管路接口、16個上游液氮噴嘴接口、16個下游液氮噴嘴接口、上游法蘭、下游法蘭、12條縱向加強筋、3條環(huán)形加強筋、1個上游底座和2個下游底座構成。