CN103644978A - 一种适用于真空羽流场总温测量装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种适用于真空羽流场总温测量装置，包括滞止室与热电偶；滞止室为筒状，一端封闭；滞止室的封闭端端面上开有排气孔；热电偶设置于滞止室内沿轴向设计的热电偶走线通道内；并使热电偶的感温点位于滞止室的开口端端面中心处。本发明的优点在于：相比目前总温热电偶，本发明总温测量装置能够较准确的测量真空羽流场的总温；且结构简单，实现容易，成本低廉。

Description

一种适用于真空羽流场总温测量装置
技术领域
本发明属于总温测量领域，涉及一种适用于真空羽流场总温测量的装置，具体来说，是一种利用热电偶配合滞止室，通过设计的热电偶与滞止室间相对位置，实现相对精确的测量真空环境下发动机羽流流场总温的装置。
背景技术
受到测量手段的影响，真空羽流场总温的测量一致未能得到很好的解决。虽然国内对总温的测量研究很多，如七机部701所、北京空气动力学研究所、西安交通大学、国防科技技术大学等单位均对总温探针做了深入的研究，也有总温热电偶的相关专利；但是其应用领域均是在高密度下的风洞或大气下应用。由于气体的稀薄效应导致过渡流、自由分子流与连续流在物性参数之间的变化规律之间明显不同，经过试验测量发现应用于高密度环境下的总温热电偶在稀薄流领域总温恢复系数只有85%，不能满足真空羽流的总温测量。
在国外，美国、前苏联、法国、日本等国也对总温热电偶有深入的研究，与国内情况相同，其应用领域也是集中在风洞的高密度（连续流）的总温测量领域。
因此，上述方式设计的总温测量装置均不能很好的满足低密度下（过渡流或自由分子流）真空羽流的总温测量。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出一种适用于真空羽流场总温测量装置，能够较准确的测量真空羽流场的总温。
本发明适用于真空羽流场总温测量装置，包括滞止室与热电偶；滞止室为筒状，一端封闭；滞止室的封闭端端面上开有排气孔；热电偶设置于滞止室内沿轴向设计的热电偶走线通道内；并使热电偶的感温点位于滞止室的开口端端面中心处。由此，相比目前总温热电偶，本发明总温测量装置能够较准确的测量真空羽流场的总温。
本发明的优点在于：
1、本发明真空羽流场总温测量的装置，可实现了真空羽流场总温相对精确的测量；
2、本发明真空羽流场总温测量的装置，结构简单，实现容易，成本低廉。
附图说明
图1为本发明真空羽流场总温测量装置结构示意图；
图2为通过锥形喷管进行真空羽流场总温测量试验时，采用总温热电偶测得的温度曲线图；
图3为通过锥形喷管进行真空羽流场总温测量试验时，采用本发明总温测量装置测得的温度曲线图。
图中：
1-滞止室     2-热电偶支撑组件      3-热电偶
101-凸缘     102-固定孔            103-安装孔
104-排气孔   201-热电偶支撑定位杆  202-热电偶定位端头
203-定位凸台 301-感温点
具体实施方案
下面结合附图对本发明做进一步说明。
本发明真空羽流场总温测量装置，包括滞止室1、热电偶支撑组件2及热电偶3。
其中，滞止室1为圆筒结构，一端封闭；滞止室1需满足D＜L＜3D，D为滞止室1的内径，L为滞止室1的长度，优选为：L=2D。上述滞止室1封闭端轴向上具有环形凸缘101，凸缘101的周向上开有6个固定孔102，用来与固定件（螺栓）配合，实现本发明测温装置与真空舱内部设置的安装面间的固定。滞止室1的封闭端中心位置开有直径为3～5mm的安装孔103，用来安装热点偶支撑组件2。
所述热电偶支撑组件2包括热电偶支撑定位杆201与热电偶定位端头202。其中，热电偶定位杆201与滞止室1间同轴设置，内部具有沿轴向同轴设计的2mm内径走线通道。热电偶定位杆201的一端作为固定端插入滞止室1上开设的安装孔103内,通过公差紧配合实现同轴定位，并通过热电偶定位杆201侧壁周向上设计的定位凸台203实现热电偶支撑定位杆201与滞止室1的轴向定位。热电偶支撑定位杆201的另一端作为安装端用来安装热电偶定位端头202。热电偶定位端头202的一端为收缩端，内部具有沿轴向同轴设计的0.5～1mm内径走线通道。热电偶定位端头202与滞止室1同轴设置，固定端插入热电偶支撑定位杆201的安装端内固定，并与安装端间通过台阶配合定位；由此热电偶支撑定位杆201与热电偶定位端头202内的走线通道共同形成热电偶定位通道。
所述热电偶3穿过热电偶定位通道，使热电偶3的感温点301位于滞止室1的开口端端面中心处。热电偶定位端头202的收缩端端面与滞止室1的开口端端面间具有0.5～1mm间距，并通过高温胶将热电偶定位端头202的收缩端端部与热电偶3间固定，同时保证使热电偶3的感温点301位于滞止室1的开口端端面中心处。而热电偶3的另一端与数据采集设备相连，输出温度数据。
上述滞止室1的封闭端端面周向均布开设2～4个直径0.2～0.5的排气孔104，用来保证热电偶的感温点附近气流的连续流动，改善热交换条件，减小热惯性的作用。
通过锥形喷管进行真空羽流场总温测量试验，由气体动力学可知锥形喷管的流场总温与燃烧室总温相等。试验时由推力室热电偶测得的推力室总温为100℃（373K）左右，由锥形喷管总温不变原理可得羽流区总温也应在100℃左右。如图2、图3所示，分别为采用现有总温热电偶与本发明总温测量装置进行总温测量实验的结果图；可看出，总温热电偶测得的温度约为45℃（318K），总温恢复系数为318/373=85%，明显比高密度大气情况下（96%）低；而本发明总温测量装置可测得温度约为90℃（363K）总温恢复系数363/373=97%。
由试验结果可知总温热电偶测量真空羽流的总温明显有很大偏差，在高密度气体的环境中总温热电偶温度恢复系数可达96%以上，但是在稀薄流状态下则相对弱很多；可见在稀薄流领域本发明总温测量装置优于总温热电偶。

Claims (5)

1.一种适用于真空羽流场总温测量装置，包括滞止室与热电偶；滞止室为筒状，一端封闭；滞止室的封闭端端面上开有排气孔；热电偶设置于滞止室内沿轴向设计的热电偶走线通道内；其特征在于：所述热电偶的感温点位于滞止室的开口端端面中心处。
2.一种适用于真空羽流场总温测量装置，其特征在于：所述滞止室的内径D与长度L间的关系为：D＜L＜3D。
3.一种适用于真空羽流场总温测量装置，其特征在于：所述滞止室的内径D与长度L间的关系为：L=2D。
4.一种适用于真空羽流场总温测量装置，其特征在于：所述热电偶走线通道由热电偶支撑定位杆与热电偶定位端头构成；其中，热电偶定位杆与滞止室间同轴设置，内部具有走线通道；热电偶定位杆的一端作为固定端插入滞止室上开设的安装孔内固定；热电偶定位端头的一端为收缩端，内部具有沿轴向同轴设计的走线通道；热电偶定位端头与滞止室同轴设置，固定端插入热电偶支撑定位杆的安装端内固定；由此热电偶支撑定位杆与热电偶定位端头内的走线通过共同形成热电偶定位通道。
5.一种适用于真空羽流场总温测量装置，其特征在于：所述热电偶与热电偶走线通道端面间通过高温胶固定。
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