[發(fā)明專利]用于進(jìn)氣道自起動(dòng)研究的快速自適應(yīng)旋轉(zhuǎn)節(jié)流門設(shè)計(jì)方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202110779573.9
• 申請日: 2021-07-09
• 公開（公告）號(hào): CN113627094A
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李正洲;馬志成;張小慶;高昌;周正;呂金洲;王琪;曲俐鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 中國空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心空天技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): G06F30/28
• 分類號(hào): G06F30/28;G01M9/04;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 重慶市信立達(dá)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 50230
• 代理人: 劉潔

本發(fā)明公開了一種用于進(jìn)氣道自起動(dòng)研究的快速自適應(yīng)旋轉(zhuǎn)節(jié)流門設(shè)計(jì)方法，包括以下步驟：S1、根據(jù)進(jìn)氣道出口形狀確定旋轉(zhuǎn)節(jié)流門的外形尺寸；S2、設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)節(jié)流門的旋轉(zhuǎn)軸和配重塊位置；S3、確定旋轉(zhuǎn)節(jié)流門打開角度，計(jì)算旋轉(zhuǎn)節(jié)流門前的激波角和波后靜壓；S4、給定配重塊質(zhì)量參數(shù)，建立旋轉(zhuǎn)節(jié)流門在節(jié)流門重力、氣動(dòng)力和配重塊重力作用下的力矩平衡關(guān)系式，計(jì)算旋轉(zhuǎn)節(jié)流門的門板厚度；S5、校核旋轉(zhuǎn)節(jié)流門的切應(yīng)力強(qiáng)度、拉應(yīng)力強(qiáng)度；S6、設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)節(jié)流門的旋轉(zhuǎn)軸半徑；S7、校核旋轉(zhuǎn)軸切應(yīng)力強(qiáng)度。本發(fā)明通過流程化設(shè)計(jì)自適應(yīng)旋轉(zhuǎn)節(jié)流門的幾何參數(shù)，為此類裝置的設(shè)計(jì)提供了可靠的理論支撐，并使此類裝置在設(shè)計(jì)上更加規(guī)范、在實(shí)用上更加統(tǒng)一。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及脈沖式風(fēng)洞進(jìn)氣道試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于進(jìn)氣道自起動(dòng)研究的快速自適應(yīng)旋轉(zhuǎn)節(jié)流門設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)

進(jìn)氣道起動(dòng)性能考核是進(jìn)氣道試驗(yàn)研究的一項(xiàng)重要內(nèi)容，節(jié)流技術(shù)是進(jìn)氣道試驗(yàn)研究中一項(xiàng)常用的技術(shù)。在單車運(yùn)行時(shí)間可達(dá)到數(shù)十秒甚至數(shù)分鐘的連續(xù)風(fēng)洞中，常通過電機(jī)控制節(jié)流錐的進(jìn)退進(jìn)行節(jié)流。由于脈沖風(fēng)洞單車試驗(yàn)有效時(shí)間極短(毫秒量級(jí))，在如此短的試驗(yàn)時(shí)間內(nèi)無法使用電機(jī)完成對節(jié)流錐的運(yùn)動(dòng)控制，此時(shí)如何設(shè)計(jì)與使用節(jié)流技術(shù)進(jìn)行進(jìn)氣道自起動(dòng)考核，是一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)。

在脈沖風(fēng)洞中開展進(jìn)氣道自起動(dòng)性能的研究采用的節(jié)流控制技術(shù)主要有堵塞節(jié)流塊法、吹氣節(jié)流法、上/下旋轉(zhuǎn)門節(jié)流法。其中，旋轉(zhuǎn)門具有可自動(dòng)復(fù)位、可重復(fù)使用等優(yōu)點(diǎn)，但此類旋轉(zhuǎn)門的設(shè)計(jì)尚缺乏規(guī)范通用的理論方法，無法做到規(guī)范、高效地設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)門，達(dá)到有效開展進(jìn)氣道自起動(dòng)試驗(yàn)的目的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為提供一種用于進(jìn)氣道自起動(dòng)研究的快速自適應(yīng)旋轉(zhuǎn)節(jié)流門設(shè)計(jì)方法，以解決現(xiàn)有旋轉(zhuǎn)節(jié)流門的設(shè)計(jì)缺乏規(guī)范通用的理論方法的技術(shù)問題。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

用于進(jìn)氣道自起動(dòng)研究的快速自適應(yīng)旋轉(zhuǎn)節(jié)流門設(shè)計(jì)方法，包括以下步驟：

S1、根據(jù)進(jìn)氣道出口形狀確定旋轉(zhuǎn)節(jié)流門的外形尺寸；

S2、設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)節(jié)流門的旋轉(zhuǎn)軸和配重塊位置；

S3、確定旋轉(zhuǎn)節(jié)流門打開角度，計(jì)算旋轉(zhuǎn)節(jié)流門前的激波角和波后靜壓；

S4、給定配重塊質(zhì)量參數(shù)，建立旋轉(zhuǎn)節(jié)流門在節(jié)流門重力、氣動(dòng)力和配重塊重力作用下的力矩平衡關(guān)系式，計(jì)算旋轉(zhuǎn)節(jié)流門的門板厚度；

S5、校核旋轉(zhuǎn)節(jié)流門的切應(yīng)力強(qiáng)度、拉應(yīng)力強(qiáng)度；

S6、設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)節(jié)流門的旋轉(zhuǎn)軸半徑；

S7、校核旋轉(zhuǎn)軸切應(yīng)力強(qiáng)度。

優(yōu)選地，所述步驟S2中，設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)節(jié)流門的旋轉(zhuǎn)軸和配重塊位置，具體為：所述旋轉(zhuǎn)節(jié)流門的旋轉(zhuǎn)軸軸線設(shè)置在進(jìn)氣道出口截面的上邊沿處；所述配重塊安裝在旋轉(zhuǎn)節(jié)流門遠(yuǎn)離旋轉(zhuǎn)軸的端部，且配重塊位于旋轉(zhuǎn)節(jié)流門背離進(jìn)氣道出口的一面。

優(yōu)選地，所述步驟S3中，

旋轉(zhuǎn)節(jié)流門前的激波角β滿足下列公式：

波后靜壓計(jì)算公式為：

式(1)和式(2)中，β為激波角；P₂為旋轉(zhuǎn)節(jié)流門打開且穩(wěn)定時(shí)激波后的靜壓，即波后靜壓；θ＝90°-α，θ為氣流偏轉(zhuǎn)角，α為旋轉(zhuǎn)節(jié)流門打開角度；Ma₁為來流馬赫數(shù)；γ為比熱比。

優(yōu)選地，所述步驟S4中，力矩平衡關(guān)系式為：