CN104729825A - 一种辅助控制高速风洞亚跨声速流场的喷流系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种辅助控制高速风洞亚跨声速流场的喷流系统，包括：喷流装置，其安装于风洞第二喉道调节片区域，所述喷流装置呈长直形，内部具有气体通道，且所述喷流装置在平行于风洞的气流方向上具有一对称面；两排喷流孔，分别开设于所述喷流装置的两侧，相对于该对称面对称分布，且各喷流孔的气流喷出方向与该对称面垂直；通气管道，其与所述喷流装置连通，位于所述风洞的外部，所述通气管道设置有用于调节所述喷流孔气流压力的调节阀，所述通气管道连通至气源。本发明采用调压阀控制喷流孔气流的压力，控制方式简单，控制精度高。
Description
技术领域
本发明涉及高速风洞亚跨声速流场控制领域，特别涉及一种亚跨声速流场精确控制的喷流系统，属于亚跨声速风洞流场控制技术领域、试验空气动力学领域。
背景技术
高速风洞亚跨声速流场控制精度直接影响飞行器风洞试验数据的精准度。亚跨声速风洞流场控制一般通过控制试验段的来流总压进行，但由于仅通过来流总压进行试验段流场控制时，试验段流场的控制精度有限，此时一般通过可以调节改变截面面积的第二喉道，采用堵塞节流的方法对试验段流场进行辅助控制，从而达到试验段流场精确控制的目的。
高速风洞第二喉道一般由两片或三片可调扩散段组成，但由于其结构重、运动惯量大、响应时间慢以及运行振动问题比较严重，它往往不能很灵敏地、精确地控制试验段的马赫数。为此，近年来国外跨声速风洞在风洞设计时设计了控制精度高、响应速度快且结构轻巧的第二喉道。在亚跨声速风洞中，一般采用栅指式第二喉道或调节片加可调中心体式第二喉道，通过栅指的伸缩或中心体的张开和闭合对喉道面积进行微调，达到精确控制马赫数的目的。
栅指式第二喉道或调节片加可调中心体式第二喉道均存在结构复杂，安装难度大等问题。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提出了一种结构简单、安装方便，同时可以实现风洞亚跨声速流场精确控制的喷流系统，通过调节喷流孔的喷流压力实现对试验段流场马赫数的精确调节与控制，喷流孔的喷流压力通过调压阀进行调节。
本发明的技术方案为：
一种辅助控制高速风洞亚跨声速流场的喷流系统，包括：
喷流装置，其安装于风洞第二喉道调节片区域，所述喷流装置呈长直形，内部具有气体通道，且所述喷流装置在平行于风洞的气流方向上具有一对称面；
两排喷流孔，分别开设于所述喷流装置的两侧，相对于该对称面对称分布，且各喷流孔的气流喷出方向与该对称面垂直；
通气管道，其与所述喷流装置连通，位于所述风洞的外部，所述通气管道设置有用于调节所述喷流孔气流压力的调节阀，所述通气管道连通至气源。
优选的是，所述的辅助控制高速风洞亚跨声速流场的喷流系统中，所述喷流装置具有扁平的形状，且在垂直于该对称面的方向上的宽度比在该对称面上的宽度小。
优选的是，所述的辅助控制高速风洞亚跨声速流场的喷流系统中，所述喷流装置的外轮廓的横截面呈大致的菱形。
优选的是，所述的辅助控制高速风洞亚跨声速流场的喷流系统中，所述通气管道的通气面积大于所述气体通道的通气面积，所述气体通道的通气面积大于所有喷流孔面积之和。
优选的是，所述的辅助控制高速风洞亚跨声速流场的喷流系统中，所述喷流装置的两端分别通过两个连接法兰固定至风洞壁板。
优选的是，所述的辅助控制高速风洞亚跨声速流场的喷流系统中，多个所述喷流装置安装于风洞第二喉道调节片区域，多个所述喷流装置彼此平行。
优选的是，所述的辅助控制高速风洞亚跨声速流场的喷流系统中，多个所述喷流装置安装于风洞第二喉道调节片区域，多个所述喷流装置彼此平行。
本发明的技术效果为：
(1)本发明采用的喷流系统结构简单、安装方便，可以实现试验段亚跨声速流场精确控制能力。
(2)本发明采用的喷流系统与风洞的配合尺寸小，对风洞原有设备影响小，结构破坏小。
(3)本发明采用的喷流装置与风洞壁板通过法兰连接，结构强度高。
(4)本发明采用调压阀控制喷流孔气流的压力，控制方式简单，控制精度高。
附图说明
图1是本发明所述的亚跨声流场控制系统的结构示意图；
图2是本发明所述的喷流系统的结构示意图；
图3是本发明所述的喷流装置的剖面示意图；
图4是本发明所述的喷流装置喷流孔布置示意图。
图中标记如下：
1-亚跨声速试验段，2-风洞驻室，3-第二喉道调节片区域，4-喷流装置，5-连接法兰，6-通气管道，7-调压阀，8-来自气源的气流，9-喷流孔，10-风洞壁板，11-喷流装置内部气体通道，12-喷流孔
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
请参阅图1、图2、图3和图4，本发明提供了一种辅助控制高速风洞亚跨声速流场的喷流系统，包括：喷流装置4，其安装于风洞第二喉道调节片区域3，所述喷流装置4呈长直形，内部具有气体通道11，且所述喷流装置在平行于风洞的气流方向上具有一对称面H；两排喷流孔9，11，分别开设于所述喷流装置4的两侧，相对于该对称面对称分布，且各喷流孔的气流喷出方向与该对称面H垂直；通气管道6，其与所述喷流装置4连通，位于所述风洞的外部，所述通气管道设置有用于调节所述喷流孔气流压力的调节阀7，所述通气管道连通至气源。
本发明通过增加一套喷流系统对亚跨声速流场进行辅助控制，喷流系统包括喷流装置4、喷流孔9、连接法兰5、通气管道6和调压阀7。在一个具体实施方式中，在风洞第二喉道调节片区域安装喷流装置，喷流装置与风洞壁板10通过连接法兰5固定，风洞外侧安装与气源连接的调压阀，喷流装置和调压阀通过通气管道连接，来自于气源的气流8通过通气管道进入至喷流装置内，再由喷流孔喷出。通过风洞已有装置控制使得风洞亚跨声速试验段1内流场建立，根据风洞来流总压和风洞驻室2静压关系判断试验段流场马赫数在给定区间范围内。根据马赫数精度要求对喷流孔气流压力进行调节，喷流孔的压力是通过控制系统对调压阀进行控制来实现的。
控制系统包括控制硬件和软件。硬件包括控制驱动设备的控制卡和计算机。软件包括实行人机交互的控制程序和机构运动的控制算法。控制算法是根据试验段马赫数和喷流孔压力关系建立的。
根据风洞特征尺寸及第二喉道调节片区域尺寸设计喷流装置、喷流孔数量、喷流孔直径，在喷流装置两侧垂直与气流方向布置喷流孔。
其中，两排喷流孔9，12分别开设于喷流装置的两侧，相对于对称面对称分布，且各喷流孔的气流喷出方向与该对称面垂直，是为了使喷流孔所喷出的气流对流场的影响处于可控且可预期的状态，以保证对流场的调节和控制的精度。
为了尽可能减小喷流装置的外轮廓对流场的干扰，优选地，所述的辅助控制高速风洞亚跨声速流场的喷流系统中，所述喷流装置具有扁平的形状，且在垂直于该对称面的方向上的宽度比在该对称面上的宽度小。
优选地，所述的辅助控制高速风洞亚跨声速流场的喷流系统中，所述喷流装置的外轮廓的横截面呈大致的菱形。
优选地，所述的辅助控制高速风洞亚跨声速流场的喷流系统中，所述通气管道的通气面积大于所述气体通道的通气面积，所述气体通道的通气面积大于所有喷流孔面积之和。
优选地，所述的辅助控制高速风洞亚跨声速流场的喷流系统中，所述喷流装置的两端分别通过两个连接法兰固定至风洞壁板。本发明采用的喷流装置与风洞壁板通过法兰连接，结构强度高。
优选地，所述的辅助控制高速风洞亚跨声速流场的喷流系统中，多个所述喷流装置安装于风洞第二喉道调节片区域，多个所述喷流装置彼此平行，多个喷流装置共同对流场产生影响，以使试验段流场满足要求。
优选地，所述的辅助控制高速风洞亚跨声速流场的喷流系统中，多个所述喷流装置安装于风洞第二喉道调节片区域，多个所述喷流装置彼此平行。
本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此，本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。
Claims (7)
1.一种辅助控制高速风洞亚跨声速流场的喷流系统，其特征在于，包括：
喷流装置，其安装于风洞第二喉道调节片区域，所述喷流装置呈长直形，内部具有气体通道，且所述喷流装置在平行于风洞的气流方向上具有一对称面；
两排喷流孔，分别开设于所述喷流装置的两侧，相对于该对称面对称分布，且各喷流孔的气流喷出方向与该对称面垂直；
通气管道，其与所述喷流装置连通，位于所述风洞的外部，所述通气管道设置有用于调节所述喷流孔气流压力的调节阀，所述通气管道连通至气源。
2.如权利要求1所述的辅助控制高速风洞亚跨声速流场的喷流系统，其特征在于，所述喷流装置具有扁平的形状，且在垂直于该对称面的方向上的宽度比在该对称面上的宽度小。
3.如权利要求2所述的辅助控制高速风洞亚跨声速流场的喷流系统，其特征在于，所述喷流装置的外轮廓的横截面呈大致的菱形。
4.如权利要求1至3中任一项所述的辅助控制高速风洞亚跨声速流场的喷流系统，其特征在于，所述通气管道的通气面积大于所述气体通道的通气面积，所述气体通道的通气面积大于所有喷流孔面积之和。
5.如权利要求1至3中任一项所述的辅助控制高速风洞亚跨声速流场的喷流系统，其特征在于，所述喷流装置的两端分别通过两个连接法兰固定至风洞壁板。
6.如权利要求1至3中任一项所述的辅助控制高速风洞亚跨声速流场的喷流系统，其特征在于，多个所述喷流装置安装于风洞第二喉道调节片区域，多个所述喷流装置彼此平行。
7.如权利要求4所述的辅助控制高速风洞亚跨声速流场的喷流系统，其特征在于，多个所述喷流装置安装于风洞第二喉道调节片区域，多个所述喷流装置彼此平行。
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