[發明專利]一種感應加熱裝置和微流亞跨超音速高溫風洞設備

在審

• 申請號: 202110570111.6
• 申請日: 2021-05-25
• 公開（公告）號: CN113301678A
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: 王維民;李理
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: H05B6/02
• 分類號: H05B6/02;G01M9/02;G01M9/04
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 黃燕

本發明提供了一種感應加熱裝置和微流亞跨超音速高溫風洞設備，涉及風洞實驗室技術領域。該感應加熱裝置包括加熱主體和纏繞于加熱主體表面用于對加熱主體加熱的電感加熱器，加熱主體包括柱體、第一封頭和第二封頭，柱體內設置有多根貫穿其軸向的孔道，第一封頭和第二封頭分別安裝于柱體的軸向兩端，且第一封頭和第二封頭內均設置有多個相互獨立的空氣流腔，以使得多根孔道之間通過兩側的空氣流腔連通形成沿柱體軸向來回往復的空氣流道，加熱主體還設置有與空氣流道連通的進氣口和出氣口。其能夠高效節能的加熱空氣，加熱范圍大，空間利用率高，占地面積小。此外，該微流亞跨超音速高溫風洞設備能夠為密封件的測試提供需要的高流速、高溫氣流環境。

技術領域

本發明涉及風洞實驗室技術領域，具體而言，涉及一種感應加熱裝置和微流亞跨超音速高溫風洞設備。

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，它是進行空氣動力實驗最常用、最有效的工具之一。風洞實驗是飛行器研制工作中的一個不可缺少的組成部分。這種實驗方法流動條件容易控制。實驗時，常將模型或實物固定在風洞中進行反復吹風，通過測控儀器和設備取得實驗數據。為研究密封件在高溫下的熱密和氣密性能，高溫風洞試驗將成為重要手段。電弧風洞是目前常用的高溫風洞，在運行時高壓氣流經電弧加熱器加熱，通過噴管膨脹加速，形成高溫射流，對安裝在噴管出口的試件進行高溫燒蝕以及氣動試驗，試驗后的氣流進入擴壓器減速，通過冷卻器冷卻至常溫后進入真空容器。

目前，國內電弧風洞一般采用金屬絲大電流熔融引弧的方法啟動電弧加熱器，但在使用過程中也暴露了一系列無法克服的問題。如：(1)準備時間長，每完成一次試驗必須放掉試驗段真空，安裝金屬絲完畢后重新抽真空；(2)可靠性差，氣流量稍大，就會造成金屬絲虛接、吹斷；(3)熔渣影響設備安全，未完全熔融的金屬絲落在電極之間，降低絕緣，導致局部放電，燒損設備；(4)熔化后的金屬絲粉末堵塞測壓管道，影響參數測試。

針對隔熱型密封件、縫隙填充型密封件、層疊薄片型密封件和高彈材料密封件的測試，美國NASA的格林研究中心在研究高溫密封時曾開發了幾套密封測試試驗臺，其為了測試密封件在不同壓縮量和高溫下的隔熱性能和泄露量，其開發的一套電弧噴氣試驗的控制面密封試驗夾具裝置，使用的高溫氣體為氧和乙炔的燃燒氣體，通過調節噴嘴與密封測試件的距離來調節加載溫度，但其未能實現對溫度的精準控制，同時由于氧氣等燃燒氣體的進入以及氣體流速無法接近真實的環境，其實際的氧化環境也無法進行模擬。

目前國內也開展了一些高溫密封的研究，取得了一些成果。2015年，哈爾濱工業大學發明了一種高溫結構密封性能地面模擬測試裝置及測試方法(發明號：CN105181308A)，其使用的也是如同NASA格林中心開發的電弧噴氣試驗的控制面密封試驗夾具裝置中使用的燃氣加熱裝置，其通過塞式量熱計標定試驗熱流密度狀態，確定加熱裝置出口與組合結構測試件表面的距離和進氣流量并在密封件背面測試溫度。2018年空間物理重點實驗的研究人員在其論文中使用了一種電子射流試驗臺進行基線密封的熱密封性能測試。通過電子射流沖擊有間隙的實驗臺一側，并在背面測試實驗臺的溫度，通過比較有無密封情況下溫度的變化情況以及經過電子射流沖擊，試驗臺的完整情況來評價熱密封性能。上述實驗臺都存在溫度不可控以及實際的氧化環境也法進行模擬的問題。

鑒于此，特提出本申請。

發明內容

本發明的目的包括，例如，提供了一種感應加熱裝置，其能夠實現對空氣加熱的溫度可調控，可以高效、節能的加熱空氣，且加熱范圍大，能夠在較小的空間內將空氣加熱到指定溫度，空間利用率高，占地面積小。

本發明的目的包括，例如，提供了一種微流亞跨超音速高溫風洞設備，其能夠提供隔熱型密封件、縫隙填充型密封件、層疊薄片型密封件和高彈材料密封件測試進行測試時需要的高流速、高溫氣流環境。

本發明的實施例可以這樣實現：