[發明專利]一種超聲爆現象風洞試驗模擬系統及方法有效
| 申請號: | 202211087106.0 | 申請日: | 2022-09-07 |
| 公開(公告)號: | CN115165289B | 公開(公告)日: | 2022-11-18 |
| 發明(設計)人: | 高亮杰;錢戰森;冷巖;王璐;劉萬勵 | 申請(專利權)人: | 中國航空工業集團公司沈陽空氣動力研究所 |
| 主分類號: | G01M9/04 | 分類號: | G01M9/04;G01M9/06 |
| 代理公司: | 哈爾濱市偉晨專利代理事務所(普通合伙) 23209 | 代理人: | 胡硯智 |
| 地址: | 110000 *** | 國省代碼: | 遼寧;21 |
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| 摘要: | |||
| 搜索關鍵詞: | 一種 超聲 現象 風洞試驗 模擬 系統 方法 | ||
1.一種超聲爆現象風洞試驗模擬系統,其特征在于:包括高壓驅動段(1)、隔離膜片(2)、支撐系統(3)、模型(4)、發射段(5)、靶室(6)、開關閥(7)、通氣壁(8)和加熱系統(9),高壓驅動段(1)和發射段(5)配合安裝,在高壓驅動段(1)和發射段(5)的連接處設有隔離膜片(2),所述支撐系統(3)和模型(4)設置在發射段(5)內,所述發射段(5)與靶室(6)連通,靶室(6)為密封艙體,靶室(6)上具有通氣口(10),通氣口(10)上安裝開關閥(7),靶室(6)內部布置有通氣壁(8)和加熱系統(9)。
2.根據權利要求1所述的一種超聲爆現象風洞試驗模擬系統,其特征在于:所述通氣壁(8)與通氣口(10)布置在靶室(6)的同側。
3.根據權利要求1所述的一種超聲爆現象風洞試驗模擬系統,其特征在于:所述通氣壁(8)的表面采用孔壁或槽壁形式,通氣壁(8)沿模型(4)的飛行方向透氣面積單調遞增或單調遞減。
4.根據權利要求1所述的一種超聲爆現象風洞試驗模擬系統,其特征在于:所述加熱系統(9)設置在靶室(6)的上壁面,加熱系統采用輻射式加熱系統,通過輻射換熱過程,在靶室(6)的垂直方向上形成上高下低的溫度梯度,用于模型真實大氣環境中的溫度分層現象。
5.一種超聲爆現象風洞試驗模擬方法,是基于權利要求1的一種超聲爆現象風洞試驗模擬系統完成的試驗過程,其特征在于,包括以下步驟:
步驟1.確定模型發射絕對速度;
高壓驅動段(1)和發射段(5)的連接處的隔離膜片(2)破裂后,支撐系統及模型(4)在高壓氣體的推動下,在發射段(5)內作高速運動,高壓氣體膨脹,將部分壓力能轉化為模型和氣體本身的動能,要求模型驅動壓力與模型速度之間存在以下關系式:
其中,表示模型驅動壓力、表示模型速度、表示介質聲速;t表示加速過程中的任意瞬時、0表示初始靜止狀態,表示氣體的比熱比,常溫空氣條件下,=1.4;
模型的運動過程由以下方程決定:
其中,表示模型質量、表示模型底部面積;b表示模型的前方靶室;
步驟2.確定注入介質及通氣壁條件;
若摻混介質選用比空氣分子量高的氣體,則引入量越多,當地聲速越小,對應的飛行馬赫數越高,則需要沿模型飛行方向,通氣壁(8)沿模型(4)的飛行方向透氣面積單調遞增;若摻混介質選用比空氣分子量小的氣體,則引入量越多,當地聲速越大,對應的飛行馬赫數越小,則需要沿模型飛行方向,通氣壁(8)沿模型(4)的飛行方向透氣面積單調遞減;
步驟3.確定加熱系統條件;
加熱系統(9)用于模擬真實大氣環境中的溫度分層現象,在超聲速飛行高度下,傳播空間內上下溫差在70℃以內,采用電加熱形式,在靶室(6)的垂直方向上形成上高下低的溫度梯度,用于模型真實大氣環境中的溫度分層現象,此外通過功率的調節,來控制加熱溫差;
步驟4.確定試驗流程;
根據試驗工況的需要,確定初始高壓驅動段(1)和靶室(6)的壓力,并預置到理論值;開啟加熱系統(9),使得在空間范圍內形成垂直方向上高下低的溫度梯度,以達到模擬要求;開啟開關閥(7),使得在通氣壁(8)的近壁附近形成滿足流向聲速梯度要求的薄層,對隔離膜片(2)進行破膜,開展試驗。
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