[發明專利]一種類圓截面高超聲速進氣道脈動反壓發生裝置

有效

• 申請號: 202110484197.0
• 申請日: 2021-04-30
• 公開（公告）號: CN113153528B
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發明（設計）人: 高文智;趙鵬飛;宋志雄;陳建;劉常海;曾億山
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: F02C7/04
• 分類號: F02C7/04;F02C7/057;B64F5/60
• 代理公司: 合肥金安專利事務所(普通合伙企業) 34114
• 代理人: 陸娟

本發明屬于超聲速和高超聲速進氣道的技術領域，具體涉及一種類圓截面的高超聲速進氣道脈動反壓發生裝置，包括依次連通的實驗段、節流段和喇叭狀的擴張段，節流段包括圓筒形的第二水平氣道和沿著第二水平氣道同一周向上均勻布置的反壓發生機構；反壓發生機構包括電磁吸附機構和柔性板，其中柔性板突起于第二水平氣道的面積即堵塞度可模擬類圓管高超聲速進氣道振蕩的振幅，柔性板往復運動的頻率可模擬高超聲速進氣道振蕩的頻率，通過更換頂板的圓弧頂高度和柔性板材質改變振幅的大小，通過控制電源電流強度，和通斷電頻率改變振蕩的頻率，且最高頻率可達到400Hz，高于現有實驗設備產生的頻率，能更好模擬研究高超聲速進氣道下游受震蕩的三維流動特性。

技術領域

本發明屬于超聲速和高超聲速進氣道的技術領域，具體涉及一種類圓截面的高超聲速進氣道脈動反壓發生裝置。

背景技術

吸氣式高超聲速飛行器是指飛行馬赫數(速度與聲速的比值)大于5，從大氣中獲取助燃氣流的飛行器，高超聲速進氣道為該類飛行器捕獲并壓縮助燃氣流，從而為下游燃燒室燃燒提供足量的氧化劑。實際上，飛行器燃燒室燃燒產生的高溫高壓擾動會在進氣道下游產生隨時間變化的脈動反壓，其主要脈動能量頻率可達數百赫茲。

脈動反壓可在進氣道內部產生流體振蕩，從而給進氣道和飛行器工作性能產生重要影響，在飛行器研制中需要對其進行全面的實驗研究。然而，若直接利用燃料燃燒進行進氣道脈動反壓研究，相應的實驗設備復雜、研究成本昂貴，并且難以控制和觀測。因此，當前多在冷流條件下通過在進氣道出口的流道面積節流堵塞或質量射流噴射來模擬實際燃燒的脈動反壓。

主要可分為以下兩種：

1、在進氣道下游節流段內設置高頻運動的堵塊，通過流道面積的減小，氣流堵塞聚集產生反壓。

2、在進氣道下游通過外部氣體的噴流的質量增加和噴流擾動等綜合效應來產生反壓。

已有專利的機構特點和限制包括：在進氣道出口下游通過葉片旋轉實現堵塞的不同產生反壓，但該方法的節流擾動在進氣道實驗裝置外部產生，與實際內部受限空間中的節流堵塞擾動明顯不同；在進氣道下游出口通過前后移動的錐體/楔塊進而改變節流面積產生反壓，但此裝置受限于外部空間，難以實現百赫茲量級的燃燒反壓脈動；在進氣道下游通過凸輪機構帶動方槽內的堵塊進行運動，進而改變截流面積，產生脈動反壓，但該類裝置局限于二維方形流道的進氣道脈動反壓研究，且電機的高速旋轉會有較大的損耗并影響其精度，對于類圓截面高超聲速進氣道的脈動反壓并不適用。

發明內容

為了實現類圓截面高超聲速進氣道脈動反壓的實驗研究，本發明提供了基于彈簧和電磁鐵吸附機構的高超聲速進氣道脈動反壓發生裝置，具體技術方案如下：

一種類圓截面高超聲速進氣道脈動反壓發生裝置，包括通過法蘭依次連通的實驗段、節流段和喇叭狀的擴張段3，且實驗段包括圓筒形的第一水平氣道11；

所述節流段包括圓筒形的第二水平氣道21和沿著第二水平氣道21同一周向上均勻布置的反壓發生機構22；

每個所述反壓發生機構22包括電磁吸附機構和柔性板220；

每個所述電磁吸附機構包括圓柱形外殼221、圓柱形鐵芯222、頂柱223和頂板224，鐵芯222通過套筒225同軸設于外殼221內，套筒225上端配合設有蓋帽226，套筒225外圓柱面上纏繞有線圈227，且線圈227通過導線和外部電源連接，所述頂柱223的一端為圓錐體，頂柱223的另一端空套有壓縮彈簧41并螺紋連接著頂板224中部；

每個所述柔性板220均通過板槽配合安裝在第二水平氣道21內側壁上，且沿著每個柔性板220對應的第二水平氣道21徑向側壁依次開設有連通的第一安裝腔211、第二安裝腔212和第三安裝腔213；