CN109000878A - 一种用于等离子体风洞的扩压器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于等离子体风洞的扩压器，包括收缩段和等直段；收缩段包括由内至外依次同轴设置的收缩段内壳层、收缩段中间层和收缩段外壳层；收缩段中间层与收缩段内壳层以及收缩段外壳层之间分别具有连通的第一间隙和第二间隙；收缩段内壳层的外壁上沿周向间隔设置有多条第一加强筋，每相邻的两条第一加强筋之间形成一个供冷却水通过的第一流道；第二间隙分布有至少一个第一出水口，第一间隙的周向间隔分布有多个第一进水口，使每个第一流道内均对应有一个第一进水口，从而使得冷却水从第一流道对应的第一进水口进入，并绕过收缩段中间层后从第一出水口流出。本发中的扩压器冷却效率高、冷却均匀，能长时间在所述等离子体风洞中稳定运行。

Description

一种用于等离子体风洞的扩压器

技术领域

本发明属于等离子体风洞试验技术领域，尤其涉及一种用于等离子体风洞的扩压器。

背景技术

等离子体风洞用于航天飞行器防热材料的地面烧蚀试验研究工作，其中，感应耦合等离子体风洞采用高频感应的方式产生高温气体等离子体。等离子体风洞提供的等离子体气体的温度高达4000～10000K，因此，等离子体风洞的各部分均需要合理地冷却。

扩压器是等离子体风洞的重要组成部分。扩压器的主要作用是在总压损失尽可能小的条件下，将风洞上游的超声速气流减速增压以提高扩压器的出口静压，减小由于扩压器下游背压不断升高对风洞流场带来的影响，维持风洞长时间运行。扩压器在风洞运行过程中将喷管出口射流控制在收气锥内，通过扩压器将主流气体排出，使试验段维持在低压状态。扩压器需要采用合理的水冷结构，保证水流在扩压器内部快速流动，保证在高温气体通入的情况下，扩压器可以长时间稳定运行。

目前，随着航天飞行器的发展，对地面防热试验的要求越来越高，试验时间越来越长、流场参数越来越高，等离子体风洞建立流场要充分满足这些要求。不同类型的风洞需要不同的扩压器，甚至风洞不同的运行状态，需要不同的扩压器，扩压器作为等离子体风洞的重要组成部分，需要减小总压损失，提高扩压效率，有效维持等离子体风洞长时间的正常运行。

发明内容

本发明的目的是提供一种能长时间稳定运行的用于等离子体风洞的扩压器，以解决现有技术中存在的至少一个技术问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种用于等离子体风洞的扩压器，包括收缩段和等直段，所述收缩段的一端与所述等直段的一端连接；所述收缩段包括由内至外依次同轴设置的收缩段内壳层、收缩段中间层和收缩段外壳层；所述收缩段中间层与所述收缩段内壳层以及所述收缩段外壳层之间分别具有第一间隙和第二间隙，所述第一间隙和所述第二间隙连通，形成收缩段冷却水通道；所述收缩段内壳层的外壁上沿周向间隔设置有多条第一加强筋，每相邻的两条所述第一加强筋之间形成一个供冷却水通过的第一流道；所述第二间隙分布有至少一个第一出水口，所述第一间隙的周向间隔分布有多个第一进水口，使每个所述第一流道内均对应有一个所述第一进水口，从而使得冷却水从所述第一流道对应的所述第一进水口进入，并绕过所述收缩段中间层后从所述第一出水口流出。

优选地，所述收缩段中间层的外壁上沿周向间隔设置有多条第二加强筋，每相邻的两条所述第二加强筋之间形成一个供冷却水通过的第二流道；所述第二间隙的周向间隔分布有多个第一出水口，使每个所述第二流道内均对应有一个所述第一出水口，从而使得冷却水绕过所述收缩段中间层后从所述第二流道对应的所述第一出水口流出。

优选地，所述等直段包括同轴设置的等直段内壳层和等直段外壳层；所述等直段外壳层与所述等直段内壳层之间具有第三间隙，所述第三间隙形成等直段冷却水通道；所述等直段内壳层的外壁上沿周向间隔设置有多条第三加强筋，每相邻的两条所述第三加强筋之间形成一个供冷却水通过的第三流道；所述第三间隙两端的周向分别间隔分布有多个第二进水口和多个第二出水口，使每个所述第三流道内均对应有一个所述第二进水口和一个所述第二出水口，形成供冷却水通过的独立通道。

优选地，所述扩压器还包括扩张段，所述扩张段连接在所述等直段远离所述收缩段的一端；所述扩张段包括由内至外依次同轴设置的扩张段内壳层、扩张段中间层和扩张段外壳层；所述扩张段中间层与所述扩张段内壳层以及所述扩张段外壳层之间分别具有第四间隙和第五间隙，所述第四间隙和所述第五间隙连通，形成扩张段冷却水通道；所述扩张段内壳层的外壁上沿周向间隔设置有多条第四加强筋，每相邻的两条所述第四加强筋之间形成一个供冷却水通过的第四流道；所述第五间隙分布有至少一个第三出水口，所述第四间隙的周向间隔分布有多个第三进水口，使每个所述第四流道内均对应有一个所述第三进水口，从而使得冷却水从所述第四流道对应的所述第三进水口进入，并绕过所述扩张段中间层后从所述第三出水口流出。

优选地，所述扩张段中间层的外壁上沿周向间隔设置有多条第五加强筋，每相邻的两条所述第五加强筋之间形成一个供冷却水通过的第五流道；所述第五间隙的周向间隔分布有多个第三出水口，使每个所述第五流道内均对应有一个所述第三出水口，从而使得冷却水绕过所述扩张段中间层后从所述第五流道对应的所述第三出水口流出。

优选地，所述收缩段呈内径渐变的锥筒状，所述收缩段远离所述等直段的一端的内径大于所述收缩段连接有所述等直段的一端的内径，所述收缩段的入口锥角为20～28°；所述等直段呈圆筒状，所述等直段的内径为200～240mm，所述等直段的轴向长度为1000～2000mm；和/或所述收缩段远离所述等直段的一端与所述等离子体风洞的喷管之间的轴向距离为500～1500mm。

优选地，所述扩张段包括内径渐变的锥筒结构和圆筒结构，所述锥筒结构的两端分别连接有等直段和圆筒结构；所述锥筒结构远离所述等直段的一端的内径大于所述锥筒结构连接有所述等直段的一端的内径，所述锥筒结构的扩张角为5～8°。

优选地，所述第一加强筋与所述收缩段内壳层远离所述等直段的一端断开；和/或所述第二加强筋与所述收缩段中间层远离所述等直段的一端断开。

优选地，所述收缩段、所述等直段和所述扩张段之间依次通过法兰连接，所述收缩段连接有所述等直段的一端的外周设置有收缩段法兰盘，所述等直段的两端的外周设置有等直段法兰盘，所述扩张段连接有所述等直段的一端的外周设置有扩张段法兰盘；所述收缩段法兰盘、位于所述等直段一端的等直段法兰盘和所述扩张段法兰盘的内部均沿其各自的周向间隔开设有多个进水通道，所述进水通道的进水端用以与冷却水源连通，所述进水通道的出水端形成所述第一进水口、所述第二进水口或所述第三进水口；位于所述等直段另一端的等直段法兰盘的内部开设有出水通道，所述出水通道的进水端形成所述第二出水口，所述出水通道的出水端用于将冷却水排出；所述第一出水口和所述第三出水口分别设置在所述收缩段外壳层和所述扩张段外壳层上。

优选地，所述等离子体风洞为感应耦合等离子体风洞，所述感应耦合等离子体风洞的功率为1000kW，进气流量为1～30g/s，气流焓值5～50MJ/kg，所述感应耦合等离子体风洞提供的等离子体气体的压力为0.5～30kPa，温度为4000～10000K。

本发明与现有技术相比至少具有如下的有益效果：

(1)本发明中的扩压器包括的收缩段具有合理的水冷结构，其在收缩段内壳层的外壁上设置多条第一加强筋，每相邻的两条所述第一加强筋之间形成一个供冷却水通过的第一流道，从而将收缩段中间层与收缩段内壳层之间的第一间隙分隔成了多个第一流道，保证冷却水流同时在每个第一流道内快速流动起来，使所述收缩段内壳层的各部分可以均匀地被冷却，有效避免了收缩段内壳层外壁的局部会存在水流较慢的死水区域，提高了收缩段内壳层的冷却效率，从而提高了扩压器的冷却效率；本发明中第一流道内的冷却水需要绕过收缩段中间层后才能从第一出水口流出，提高了冷却水的利用率，保证冷却水的流经范围，避免局部过热，进而提高了收缩段及扩压器的冷却效率，保证在高温气体通入的情况下，扩压器可以长时间稳定运行，此外，第一流道内的冷却水绕到收缩段中间层与收缩段外壳层之间的第二间隙中再流出，可以同时实现对收缩段外壳层的有效冷却，如此，进一步地保证了扩压器的冷却效率。

(2)本发明一些优选的实施方案中，所述第一加强筋与所述收缩段内壳层远离所述等直段的一端断开和/或所述第二加强筋与所述收缩段中间层远离所述等直段的一端断开，可以使得每个第一流道内的冷却水均流向所述第一加强筋与所述收缩段内壳层以及所述第二加强筋与所述收缩段中间层相断开的位置处，在该位置处形成集水部，使得所述收缩段受热最严重的一端冷却水流量最大，进一步提高了整个收缩段的冷却效率。

(3)本发明一些优选的实施方案中，对扩压器的尺寸和参数进行了优化和调整，扩压效率得到了明显的提高，可以有效维持等离子体风洞长时间正常运行，尤其能保证运行状态为功率为1000kW，进气流量为1～30g/s，气流焓值5～50MJ/kg，等离子体气体的压力范围为0.5～30kPa，温度范围为4000～10000K的感应耦合等离子体风洞的长时间正常工作，使得所述风洞可以长时间稳定运行在超音速状态，且同时能兼顾亚音速条件下风洞的稳定运行。

附图说明

本发明附图仅仅为说明目的提供，图中各部件的比例与数量不一定与实际产品一致。

图1是本发明用于等离子体风洞的扩压器的一个具体实施方式的剖视图。

图2是本发明用于等离子体风洞的扩压器的另一个具体实施方式的剖视图。

图3是图1中包括的收缩段内壳层的部分外壁展开图。

图4是图1中包括的收缩段法兰盘的结构示意图。

图5是图1中包括的收缩段法兰盘内开设有第一进水通道的位置处的局部剖视图。

图中：1：收缩段；11：收缩段内壳层；12：收缩段中间层；13：收缩段外壳层；14：第一间隙；15：第二间隙；16：收缩段法兰盘；161：通孔；162：第一进水通道；17：收缩段进水管接头；18：收缩段出水管接头；19：第一加强筋；2：等直段；21：等直段内壳层；22：等直段外壳层；23：第三间隙；24：第一等直段法兰盘；25：第二等直段法兰盘；26：等直段进水管接头；27：等直段出水管接头；3：扩张段；31：扩张段内壳层；32：扩张段中间层；33：扩张段外壳层；34：第四间隙；35：第五间隙；36：扩张段法兰盘；37：扩张段进水管接头；38：扩张段出水管接头；4：锥筒结构；5：圆筒结构。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明在第一方面提供了一种用于等离子体风洞的扩压器，图1是本发明用于等离子体风洞的扩压器的一个具体实施方式的剖视图，图2是本发明用于等离子体风洞的扩压器的另一个具体实施方式的剖视图，图3是图1中包括的收缩段内壳层11的部分外壁展开图，图4是图1中包括的收缩段法兰盘16的结构示意图，图5是图1中包括的收缩段法兰盘内开设有第一进水通道的位置处的局部剖视图；其中，图1和图2均是沿未设置有加强筋的位置剖开。在本发明中，所述第一加强筋、所述第二加强筋、所述第三加强筋、所述第四加强筋和所述第五加强筋均可统称为加强筋或者加强肋。

本发明所述的用于等离子体风洞的扩压器，例如，如图1和图2所示，包括收缩段1和等直段2，所述收缩段1的一端与所述等直段2的一端连接，所述收缩段1与所述等直段2之间例如可以通过连接件(例如法兰)连接；所述收缩段1包括由内至外依次同轴设置的收缩段内壳层11、收缩段中间层12和收缩段外壳层13；所述收缩段中间层12与所述收缩段内壳层11以及所述收缩段外壳层13之间分别具有第一间隙14和第二间隙15，所述第一间隙14和所述第二间隙15连通，形成收缩段冷却水通道；所述收缩段内壳层11的外壁上沿周向(所述收缩段内壳层的周向)间隔设置有多条第一加强筋19(如图3所示)，每相邻的两条所述第一加强筋19之间形成一个供冷却水通过的第一流道；所述第二间隙15分布有至少一个第一出水口，所述第一间隙14的周向间隔分布有多个第一进水口，使每个所述第一流道内均对应有一个所述第一进水口，从而使得冷却水从所述第一流道对应的所述第一进水口进入，并绕过所述收缩段中间层12后从所述第一出水口流出。

在本发明中，所述扩压器包括的所述收缩段具有合理的水冷结构，其在收缩段内壳层的外壁上设置多条所述第一加强筋，每相邻的两条所述第一加强筋之间形成一个供冷却水通过的第一流道，从而将收缩段中间层与收缩段内壳层之间的第一间隙分隔成了多个第一流道，保证冷却水流同时在每个所述第一流道内快速流动起来，使所述收缩段内壳层的各部分可以均匀地被冷却，有效避免了所述收缩段内壳层外壁的局部会存在水流较慢的死水区域，提高了所述收缩段内壳层的冷却效率，从而提高了所述扩压器的冷却效率；本发明中所述第一流道内的冷却水需要绕过收缩段中间层后才能从第一出水口流出，提高了冷却水的利用率，保证冷却水的流经范围，避免局部过热，进而提高了所述收缩段及所述扩压器的冷却效率，保证在高温气体通入的情况下，所述扩压器可以长时间稳定运行，此外，第一流道内的冷却水绕到收缩段中间层与收缩段外壳层之间的第二间隙后再流出，可以同时实现对收缩段外壳层的有效冷却，进一步保证了所述扩压器的冷却效率。

在本发明中，所述收缩段内壳层、所述收缩段中间层和所述收缩段外壳层由内至外依次同轴设置，可以使得所述第一间隙和所述第二间隙等宽，保证了冷却水在所述第一间隙和所述第二间隙内流动的均匀性以及稳定性。

在本发明中，所述第一加强筋例如可以通过焊接(例如点焊连接)的方式与所述收缩段内壳层的外壁连接，从而可以使得所述第一加强筋与所述收缩段内壳层和所述收缩段中间层的相对位置固定。

在本发明中，所述收缩段内壳层11、所述收缩段中间层12和所述收缩段外壳层13的安装固定例如可以为，所述收缩段内壳层11和所述收缩段外壳层13采用装配结构，所述收缩段内壳层11和所述收缩段外壳层13的两端平齐，例如可以采用密封圈进行密封或者直接将所述收缩段内壳层11与所述收缩段外壳层13的两端通过盖板连接(例如焊接)在一起，所述收缩段中间层12夹在所述收缩段内壳层11与所述收缩段外壳层13之间，所述收缩段中间层12的内壁与所述第一加强筋19连接，使得所述收缩段内壳层11与所述收缩段内壳层11和所述收缩段外壳层13的相对位置固定；所述收缩段中间层12的一端或者两端与所述收缩段内壳层11和所述收缩段外壳层13断开，使得所述收缩段中间层12与所述收缩段内壳层11以及所述收缩段外壳层13的一端或两端也具有间隙，从而使得所述第一间隙14和所述第二间隙15可以一端连通或者两端连通，形成收缩段冷却水通道，使冷却水从所述第一流道对应的所述第一进水口进入后，能绕过所述收缩段中间层12后再从所述第一出水口流出。在本发明中，当所述第一间隙14和所述第二间隙15两端连通时，此时，多个所述第一进水口沿所述第一间隙14的周向间隔分布可以在所述第一间隙14的轴向上不在一个平面上，优选为多个所述第一进水口在所述第一间隙14的轴向上在一个平面上。

在本发明中，所述收缩段内壳层11、所述收缩段中间层12和所述收缩段外壳层13的安装固定例如也可以为，所述收缩段内壳层11和所述收缩段外壳层13远离所述等直段的一端平齐，通过盖板连接在一起，所述收缩段内壳层11和所述收缩段外壳层13连接有所述等直段2的一端均连接在连接件上，所述收缩段中间层12夹在所述收缩段内壳层11与所述收缩段外壳层13之间，所述收缩段中间层12连接有所述等直段2的一端也连接在所述连接件上，同时，所述收缩段中间层12的内壁与所述第一加强筋19连接，使得所述收缩段内壳层11与所述收缩段内壳层11和所述收缩段外壳层13的相对位置固定，所述收缩段中间层12远离所述等直段2的一端与所述收缩段内壳层11和所述收缩段外壳层13断开。

在本发明中，所述收缩段内壳层11、所述收缩段中间层12和所述收缩段外壳层13的安装固定例如也可以为，所述收缩段内壳层11和所述收缩段外壳层13远离所述等直段2的一端平齐，通过盖板连接在一起，所述收缩段中间层12夹在所述收缩段内壳层11与所述收缩段外壳层13之间，所述收缩段中间层12和所述收缩段内壳层11连接有所述等直段2的一端均连接在连接件上，所述收缩段外壳层13的轴向长度小于所述收缩段内壳层11的轴向长度，所述收缩段外壳层13靠近所述等直段2的一端通过盖板连接在所述收缩段中间层12的外壁上，例如，如图1和图2所示，使得所述收缩段内壳层11与所述收缩段内壳层11和所述收缩段外壳层13的相对位置固定，所述收缩段中间层12远离所述等直段2的一端与所述收缩段内壳层11和所述收缩段外壳层13断开；优选地，所述收缩段中间层12的内壁与所述第一加强筋19连接，进一步保证所述收缩段中间层12的安装稳固性。

根据一些优选的实施方式，所述收缩段中间层12的内壁与所述第一加强筋19连接，如此，可以使得进入每个所述第一流道的冷却水可以在各自的流道内流动，从而使得多个所述第一流道之间不会发生串水的现象，进一步保证了冷却效率；例如，所述收缩段中间层12的内壁与所述第一加强筋19通过焊接(例如点焊)连接。

根据一些优选的实施方式，所述收缩段中间层12的外壁上沿周向(所述收缩段中间层的周向)间隔设置有多条第二加强筋(图中未示出)，每相邻的两条所述第二加强筋之间形成一个供冷却水通过的第二流道；所述第二间隙15的周向间隔分布有多个第一出水口，使每个所述第二流道内均对应有一个所述第一出水口，从而使得冷却水绕过所述收缩段中间层12后从所述第二流道对应的所述第一出水口流出。

在本发明中，多条所述第二加强筋的设置可以将收缩段中间层与收缩段外壳层之间的第二间隙分隔成了多个第二流道，保证冷却水流同时在每个所述第二流道内快速流动起来，使所述收缩段外壳层的各部分可以均匀地被冷却，有效避免了所述收缩段外壳层内壁的局部会存在水流较慢的死水区域，进一步保证了所述收缩段外壳层的冷却效率，从而提高了所述扩压器的冷却效率。在本发明中，优选地，所述第一加强筋19和所述第一进水口的数量相同，所述第二加强筋的数量和所述第一出水口的数量相同，所述第一进水口与所述第一出水口的数量可以相同或者不相同，优选为所述第一进水口与所述第一出水口的数量相同。在本发明中，当所述第一加强筋与所述第二加强筋的数量相同时，优选为所述第一加强筋在所述收缩段内壳层上的设置位置与所述第二加强筋在所述收缩段中间层上的设置位置也一一对应，即所述第二加强筋在所述收缩段的径向方向上相对应地位于所述第一加强筋的外侧；在本发明中，当所述第一进水口与所述第一出水口的数量相同时，优选为所述第一进水口在所述第一间隙的分布位置与所述第一出水口在所述第二间隙的分布位置也一一对应，即所述第一出水口在所述收缩段的径向方向上相对应地位于所述第一进水口的外侧。

根据一些优选的实施方式，所述收缩段外壳层13的内壁与所述第二加强筋连接，如此，可以使得进入每个所述第二流道的冷却水可以在各自的流道内流动，从而使得多个所述第二流道之间不会发生串水的现象，进一步保证了冷却效率，同时也进一步保证所述收缩段外壳层13的安装稳固性。例如，所述收缩段中间层12的内壁与所述第二加强筋通过焊接(例如点焊)连接。

在本发明中，所述第一加强筋与所述收缩段内壳层11的两端可以断开或者连接；和/或所述第二加强筋与所述收缩段中间层的两端可以断开或者连接。

根据一些优选的实施方式，所述第一加强筋19与所述收缩段内壳层11远离所述等直段2的一端断开；和/或所述第二加强筋与所述收缩段中间层12远离所述等直段2的一端断开；如此，可以使得每个第一流道内的冷却水均流向所述第一加强筋19与所述收缩段内壳层11以及所述第二加强筋与所述收缩段中间层12相断开的位置处，在该位置处形成集水部，使得所述收缩段受热最严重的一端冷却水流量最大，进一步提高了整个收缩段的冷却效率。例如，在本发明中，所述第一加强筋19与所述收缩段内壳层11连接有所述等直段2的一端连接，另一端与所述收缩段内壳层11远离所述等直段2的一端断开，如图4所示；所述第二加强筋与所述收缩段中间层12连接有所述等直段2的一端连接，另一端与所述收缩段中间层12远离所述等直段2的一端断开。

根据一些优选的实施方式，所述第一加强筋19与所述收缩段内壳层11远离所述等直段2的一端断开；所述第二加强筋与所述收缩段中间层层12远离所述等直段2的一端断开。

根据一些优选的实施方式，所述等直段2包括同轴设置的等直段内壳层21和等直段外壳层22；所述等直段外壳层22与所述等直段内壳层21之间具有第三间隙23，所述第三间隙23形成等直段冷却水通道；所述等直段内壳层21的外壁上沿周向(所述等直段内壳层的周向)间隔设置有多条第三加强筋(图中未示出)，每相邻的两条所述第三加强筋之间形成一个供冷却水通过的第三流道；所述第三间隙23两端的周向分别间隔分布有多个第二进水口和多个第二出水口，使每个所述第三流道内均对应有一个所述第二进水口和一个所述第二出水口，形成供冷却水通过的独立通道。

在本发明中，所述第三加强筋可以与所述等直段内壳层的两端断开或者连接；在本发明中，多条所述第三加强筋的设置可以将等直段外壳层与等直段内壳层之间的第三间隙分隔成了多个第三流道，保证冷却水流同时在每个所述第三流道内快速流动起来，使所述等直段内壳层以及所述等直段外壳层的各部分都可以均匀地被冷却，有效避免了所述等直段的局部会存在水流较慢的死水区域而出现局部过热的问题，保证了所述等直段的冷却效率，进而提高了所述扩压器的冷却效率。在本发明中，所述第三加强筋、所述第二进水口、所述第二出水口的数量相同；所述第二进水口和所述第二出水口分别分布在所述第三间隙沿轴向方向的两端。

在本发明中，所述扩压器可以仅包括收缩段和等直段，扩张段例如可以设置在所述扩压器的下游冷却器设备中，所述扩压器包括的等直段例如可以通过连接件与所述冷却器带有的扩张段连接。当然，所述扩张段也可以属于所述扩压器的一部分。

根据一些优选的实施方式，所述扩压器还包括扩张段3，所述扩张段3连接在所述等直段2远离所述收缩段1的一端，例如，如图2所示；所述扩张段3包括由内至外依次同轴设置的扩张段内壳层31、扩张段中间层32和扩张段外壳层33；所述扩张段中间层32与所述扩张段内壳层31以及所述扩张段外壳层33之间分别具有第四间隙34和第五间隙35，所述第四间隙34和所述第五间隙35连通，形成扩张段冷却水通道；所述扩张段内壳层31的外壁上沿周向(所述扩张段内壳层的周向)间隔设置有多条第四加强筋(图中未示出)，每相邻的两条所述第四加强筋之间形成一个供冷却水通过的第四流道；所述第五间隙35分布有至少一个第三出水口，所述第四间隙34的周向间隔分布有多个第三进水口，使每个所述第四流道内均对应有一个所述第三进水口，从而使得冷却水从所述第四流道对应的所述第三进水口进入，并绕过所述扩张段中间层32后从所述第三出水口流出。

根据一些优选的实施方式，所述扩张段中间层32的外壁上沿周向(所述扩张段中间层的周向)间隔设置有多条第五加强筋(图中未示出)，每相邻的两条所述第五加强筋之间形成一个供冷却水通过的第五流道；所述第五间隙35的周向间隔分布有多个第三出水口，使每个所述第五流道内均对应有一个所述第三出水口，从而使得冷却水绕过所述扩张段中间层32后从所述第五流道对应的所述第三出水口流出。

在本发明中，优选地，所述第四加强筋和所述第三进水口的数量相同，所述第五加强筋的数量和所述第三出水口的数量相同，所述第三进水口与所述第三出水口的数量可以相同或者不相同，优选为所述第三进水口与所述第三出水口的数量相同。在本发明中，当所述第四加强筋与所述第五加强筋的数量相同时，优选为所述第四加强筋在所述扩张段内壳层上的设置位置与所述第五加强筋在所述扩张段中间层上的设置位置也一一对应，即所述第五加强筋在所述扩张段的径向方向上相对应地位于所述第四加强筋的外侧；在本发明中，当所述第三进水口与所述第三出水口的数量相同时，优选为所述第三进水口在所述第四间隙的分布位置与所述第四出水口在所述第五间隙的分布位置也一一对应，即所述第三出水口在所述扩张段的径向方向上相对应地位于所述第三进水口的外侧。

在本发明中，所述扩压器包括的所述扩张段具有合理的水冷结构，其在扩张段内壳层的外壁上设置多条所述第四加强筋，每相邻的两条所述第四加强筋之间形成一个供冷却水通过的第四流道，从而将扩张段中间层与扩张段内壳层之间的第四间隙分隔成了多个第四流道，保证冷却水流同时在每个所述第四流道内快速流动起来，使所述扩张段内壳层的各部分可以均匀地被冷却，有效避免了所述扩张段内壳层外壁的局部会存在水流较慢的死水区域，提高了所述扩张段内壳层的冷却效率以及所述扩压器的冷却效率；本发明中所述第四流道内的冷却水需要绕过扩张段中间层后才能从第一出水口流出，提高了冷却水的利用率，保证冷却水的流经范围，避免局部过热，进而提高了所述扩张段及所述扩压器的冷却效率，进一步保证在高温气体通入的情况下，所述扩压器可以长时间稳定运行，此外，第四流道内的冷却水绕到扩张段中间层与扩张段外壳层之间的第五间隙后再流出，可以同时实现对扩张段外壳层的有效冷却。优选地，在所述扩张段中间层的外壁上设置有多条所述第五加强筋，可以将扩张段中间层与扩张段外壳层之间的第五间隙分隔成了多个第五流道，保证冷却水流同时在每个所述第五流道内快速流动起来，使所述扩张段外壳层的各部分可以均匀地被冷却，有效避免了所述扩张段外壳层内壁的局部会存在水流较慢的死水区域，进一步保证了所述扩张段外壳层的冷却效率，从而提高了所述扩压器的冷却效率。

在本发明中，所述扩张段内壳层31、所述扩张段中间层32和所述扩张段外壳层33的安装固定，例如可以采用与所述收缩段内壳层11、所述收缩段中间层12以及所述收缩段外壳层13类似的安装固定方式。

根据一些优选的实施方式，所述扩张段中间层32的内壁与所述第四加强筋连接；和/或所述扩张段外壳层33的内壁与所述第五加强筋连接；如此，可以使得进入每个所述第四流道和所述第五流道内的冷却水可以在各自的流道内流动，从而使得多个所述第四流道之间以及多个所述第五流道之间不会发生串水的现象，进一步保证了冷却效率，同时也进一步保证所述扩张段中间层32以及所述扩张段外壳层33的安装稳固性。在本发明中，所述第四加强筋可以与所述扩张段内壳层的两端断开或者连接；和/或所述第五加强筋可以与所述扩张段中间层的两端断开或者连接。

在本发明中，包括所述第一加强筋、所述第二加强筋、所述第三加强筋、所述第四加强筋和所述第五加强筋在内的加强筋，能保证所述扩压器同时能够承受较高的冷却水压力，同时保证在没有设置加强筋的位置，可以供冷却水通过，形成供冷却水流通的水道。在本发明中，所述加强筋的设置可进一步保证所述扩张段自身结构的安全稳定性，特别是当所述收缩段内壳层11、所述收缩段中间层12、所述等直段内壳层21、所述扩张段内壳层31和/或所述扩张段中间层32的壁厚比较小时可以很好地保证所述扩压器自身结构的安全稳定性，使得本发明中的扩压器在通入高压冷却水后，可以在气流温度很高的状态下长时间稳定工作。

根据一些优选的实施方式，所述收缩段内壳层11、所述等直段内壳层21和/或所述扩张段内壳层31的壁厚为不大于5mm，优选为3～5mm(例如3、3.5、4、4.5或5mm)。

在本发明中，所述收缩段、所述等直段和/或所述扩张段的水冷结构合理简单、冷却均匀且冷却效率高，并且与所述收缩段、所述等直段以及所述扩张段的受热程度相匹配，从而也可以避免将所述等直段设置成三层结构的复杂性以及同时相应地可以避免造成冷却水的浪费。本发明中的所述扩压器可以保证在高温气体通入的情况下，扩压器可以长时间稳定运行。

在本发明中，所述收缩段和所述等直段内部贯通，即所述收缩段内壳层的内部与所述等直段内壳层的内部贯通；当本发明中所述的扩压器包括扩张段时，所述收缩段内壳层、所述等直段内壳层以及所述扩张段内壳层的内部依次贯通，使得气体能从所述收缩段内壳层的一端流入，并从所述扩张段内壳层远离所述收缩段的一端流出。

根据一些优选的实施方式，所述收缩段的轴线与所述等直段的轴线同轴；当所述扩压器还包括扩张段时，所述收缩段的轴线、所述等直段的轴线与所述扩张段的轴线同轴。

本发明一个具体实施方式中的所述扩压器的工作原理例如可以为：

感应耦合等离子体风洞运行时，超音速高温气流通过喷管进入试验段，本发明所述的扩压器布置在试验段和下游冷却器之间，超音速气流被收缩段收集，在收缩段减速增压，进入等直段减速为音速气流，音速气流进入扩张段，在扩张段继续减速为亚音速气流，在此过程中，气流静压不断提高，所述扩压器降低了风洞下游真空系统的工作负荷，使风洞可以长时间稳定运行在超音速状态或亚音速状态；在所述扩压器工作过程中，同时使各路冷却水从多个所述第一进水口、多个所述第二进水口和多个所述第三进水口分别进入多个所述第一流道、多个所述第三流道和多个第四流道；每个所述第一流道内的冷却水绕过收缩段中间层后再从所述第二流道对应的第一出水口流出，每个所述第三流道内的冷却水从所述等直段的一端流向另一端后从所述第三流道另一端对应的第二出水口流出，每个所述第四流道内的冷却水绕过扩张段中间层后再从所述第五流道对应的第三出水口流出。本发明中的所述扩压器可以有效维持等离子体风洞长时间正常运行；同时，本发明中的扩压器冷却效率高、冷却均匀，可以有效保证在高温气体通入的情况下，扩压器可以长时间稳定运行。

根据一些优选的实施方式，所述收缩段1呈内径渐变的锥筒状，例如，如图1和图2所示，所述收缩段1远离所述等直段2的一端的内径大于所述收缩段1连接有所述等直段2的一端的内径，所述收缩段1的入口锥角(扩压器入口角度)α为20～28°(例如20°、21°、22°、23°、24°、25°、26°、27°或28°)或其任意子范围，优选为所述收缩段的入口锥角α为24°；所述等直段2呈圆筒状，所述等直段2的内径为200～240mm(例如200、210、220、230或240mm)或其任意子范围，优选为所述等直段的内径为220mm，所述等直段2的轴向长度为1000～2000mm(例如1000、1100、1200、1300、1400、1500、1600、1700、1800、1900或2000mm)或其任意子范围，优选为所述等直段2的轴向长度为2000mm；和/或所述收缩段1远离所述等直段2的一端与所述等离子体风洞的喷管之间的轴向距离为500～1500mm(例如500、600、700、800、900、1000、1100、1200、1300、1400或1500mm)或其任意子范围。在本发明中，扩压器入口角度和尺寸、扩压器入口(收缩段远离所述等直段的一端的入口)距离喷管出口距离、等直段(第二喉道)内径和长度这些综合因素的优化和调整，使得本发明中所述扩压器应用在等离子体风洞中特别是在感应耦合等离子体风洞中能在总压损失减小的条件下，使得扩压效率得到了明显的提高，可以有效维持等离子体风洞长时间正常运行。

不同类型的风洞需要不同的扩压器，甚至风洞不同的运行状态，需要不同的扩压器。特定尺寸的扩压器只能满足特定风洞一定状态下的使用要求，因此对扩压器尺寸和参数的优化和调整，没有成熟的设计方法和参数可以借鉴。本发明意外发现，当所述收缩段的入口锥角α为24°、所述等直段的内径220mm、所述等直段的轴向长度为1000～2000mm以及所述收缩段远离所述等直段的一端与所述等离子体风洞的喷管之间的轴向距离为500～1500mm时，可以使得所述扩压器在等离子体风洞中的扩压效率最好，以有效维持等离子体风洞长时间正常运行，尤其能保证运行状态为功率为1000kW，进气流量为1～30g/s，气流焓值5～50MJ/kg，等离子体气体的压力范围为0.5～30kPa，温度范围为4000～10000K的感应耦合等离子体风洞的长时间正常工作，使得所述风洞可以长时间稳定运行在超音速状态，且同时能兼顾亚音速条件下风洞的稳定运行。

根据一些优选的实施方式，所述扩张段3包括内径渐变的锥筒结构4和圆筒结构5，例如，如图2所示，所述锥筒结构4的两端分别连接有等直段2和圆筒结构5；所述锥筒结构4远离所述等直段2的一端的内径大于所述锥筒结构4连接有所述等直段2的一端的内径，所述锥筒结构4的扩张角β为5～8°(例如5°、6°、7°或8°)。在本发明中，所述锥筒结构4和所述圆筒结构5例如可以一体成型，或者焊接在一起；如图2所示，所述锥筒结构4和所述圆筒结构5也相对应的包括内壳层、中间层和外壳层，所述锥筒结构4的内壳层和所述圆筒结构5的内壳层的内部贯通，且锥筒结构4的中间层与内壳层以及外壳层之间具有的间隙分别与所述圆筒结构5的中间层与内壳层以及外壳层之间具有的间隙是连通的，共同形成所述扩张段冷却水通道；所述扩压器例如可以通过所述扩张段的圆筒结构5与感应耦合等离子体风洞的冷却器连接，所述圆筒结构5的内径例如可以为390～520mm，优选为所述圆筒结构5的内径为500mm。

根据一些优选的实施方式，所述收缩段的入口锥角α为24°、所述等直段的内径220mm、所述等直段的轴向长度为1000～2000mm、所述收缩段远离所述等直段的一端与所述等离子体风洞的喷管之间的轴向距离为500～1500mm、所述锥筒结构4的扩张角为5～8°以及所述圆筒结构5的内径为500mm。

在本发明中，所述收缩段的入口锥角α指的是，所述收缩段内壳层内壁上的两条沿所述收缩段内壳层的轴线相对称的母线之间的夹角，如图1和图2所示；在本发明中，所述锥筒结构4的扩张角β也记作扩张段的扩张角，指的是所述扩张段内壳层内壁上的两条沿所述扩张段内壳层的轴线相对称的母线之间的夹角，如图2所示。

根据一些优选的实施方式，所述收缩段1、所述等直段2和所述扩张段3之间依次通过法兰连接，所述收缩段1连接有所述等直段2的一端的外周设置(套设)有收缩段法兰盘16，所述等直段2的两端的外周设置(套设)有等直段法兰盘，所述扩张段3连接有所述等直段2的一端的外周设置(套设)有扩张段法兰盘；所述收缩段法兰盘16、位于所述等直段2一端的等直段法兰盘和所述扩张段法兰盘36的内部均沿其各自的周向间隔开设有多个进水通道，所述进水通道的进水端用以与冷却水源连通，所述进水通道的出水端形成所述第一进水口、所述第二进水口或所述第三进水口；位于所述等直段2另一端的等直段法兰盘的内部开设有出水通道，所述出水通道的进水端形成所述第二出水口，所述出水通道的出水端用于将冷却水排出；所述第一出水口和所述第三出水口分别设置在所述收缩段外壳层13和所述扩张段外壳层33上，所述第一出水口和所述第三出水口分别与所述第二间隙15和所述第五间隙35连通。在本发明中，所述收缩段法兰盘16、所述等直段法兰盘以及所述扩张段法兰盘36分别对应套设在所述收缩段、所述等直段和所述扩张段上。

在本发明中，例如，所述收缩段法兰盘16内沿周向间隔开设有多个第一进水通道162，如图5所示，所述第一进水通道162的进水端用以与冷却水源连通，所述第一进水通道162的出水端形成所述第一进水口，所述第一进水口与所述第一间隙14连通；位于所述等直段两端的所述等直段法兰盘内分别沿其各自的周向间隔开设有多个第二进水通道和多个出水通道，所述第二进水通道的进水端用以与冷却水源连通，所述第二进水通道的出水端形成所述第二进水口，所述出水通道的进水端形成所述第二出水口，所述出水通道的出水端用于将冷却水排出，所述第二进水口和所述第二出水口均与所述第三间隙23连通；所述扩张段法兰盘36内沿周向间隔开设有多个第三进水通道，所述第三进水通道的进水端用以与冷却水源连通，所述第三进水通道的出水端形成所述第三进水口，所述第三进水口与所述第四间隙34连通。在本发明中，将所述第一进水通道、所述第二进水通道和所述第三进水通道统称为进水通道，在本发明中，所述进水通道和所述出水通道的深度方向朝向所述法兰盘的径向方向。在本发明中，将所述第一进水口、所述第二进水口和所述第三进水口统称为进水口；将所述第一出水口、所述第二出水口和所述第三出水口统称为出水口。在本发明中，将位于所述等直段2连接有所述收缩段1的一端的等直段法兰盘记作第一等直段法兰盘24，将位于所述等直段2远离所述收缩段1的一端的等直段法兰盘记作第二等直段法兰盘25；在本发明中，将所述收缩段法兰盘、第一等直段法兰盘、第二等直段法兰盘、等直段法兰盘和扩张段法兰盘统称为法兰盘。

在本发明中，第一进水通道162的位置和数量与所述第一进水口的位置和数量一一对应，使得所述第一间隙14的周向间隔分布有多个第一进水口，所述第二进水通道的位置和数量与所述第二进水口的位置和数量一一对应，使得所述第三间隙23一端的周向间隔分布有多个第二进水口，所述第三进水通道的位置和数量与所述第三进水口的位置和数量一一对应，所述第四间隙34的周向间隔分布有多个第三进水口，所述出水通道的位置和数量与所述第二出水口的位置和数量一一对应，所述第三间隙23另一端的周向间隔分布有多个第二出水口。

根据一些优选的实施方式，所述收缩段法兰盘16的第一进水通道162位置处连接(例如通过焊接或螺纹连接)有收缩段进水管接头17，所述收缩段进水管接头17的一端连接在所述第一进水通道162内，所述收缩段进水管接头17的另一端伸出所述收缩段法兰盘16例如通过进水管与冷却水源连接。在本发明中，例如，如图4所示，当所述收缩段法兰盘16连接有6个所述收缩段进水管接头17时，两个相邻的所述收缩段进水管接头17在周向上的夹角为60°时，即两个相邻的所述第一进水口在周向上的夹角也为60°。

根据一些优选的实施方式，所述第一出水口与收缩段出水管接头18连接(例如通过焊接或螺纹连接)，所述收缩段出水管接头18通过出水管将冷却水排放到指定位置或者回收容器内或者指定的位置。

根据一些优选的实施方式，所述第一等直段法兰盘24内沿周向开设有出水通道，所述第二等直段法兰盘25内沿周向开设有第二进水通道；所述第二等直段法兰盘25的第二进水通道的位置处连接(例如通过焊接或螺纹连接)有等直段进水管接头26，所述等直段进水管接头26的一端连接在所述第二进水通道内，所述等直段进水管接头26的另一端伸出所述第二等直段法兰盘25例如通过进水管与冷却水源连接；所述第一等直段法兰盘24的出水通道的位置处连接(例如通过焊接或螺纹连接)有等直段出水管接头27，所述等直段出水管接头27的一端连接在所述出水通道内，所述等直段出水管接头27的另一端伸出所述第一等直段法兰盘24例如通过出水管将冷却水排放到指定位置或者回收容器内或者指定的位置。

根据一些优选的实施方式，所述扩张段法兰盘36的第三进水通道位置处连接(例如通过焊接或螺纹连接)有扩张段进水管接头37，所述扩张段进水管接头37的一端连接在所述第三进水通道内，所述扩张段进水管接头37的另一端伸出所述扩张段法兰盘36例如通过进水管与冷却水源连接。

根据一些优选的实施方式，所述第三出水口与扩张段出水管接头38连接(例如通过焊接或螺纹连接)，所述扩张段出水管接头38通过出水管将冷却水排放到指定位置或者回收容器内或者指定的位置。

根据一些优选的实施方式，法兰连接处的两个所述法兰盘未设置有所述水通道的位置沿轴向开设有多个用于供螺栓通过的相对应的通孔161，例如，如图4所示；所述螺栓通过两个所述法兰盘相对应的所述通孔的一端用相匹配的螺母紧配固定，从而将两个法兰盘连接在一起。优选地，在两个法兰盘相连接处设置有密封圈，以保证法兰连接处的密封性，所述法兰盘相对应的位置设有用于放置所述密封圈的密封槽。

根据一些优选的实施方式，所述等离子体风洞为感应耦合等离子体风洞，所述感应耦合等离子体风洞的功率为1000kW，进气流量为1～30g/s，气流焓值5～50MJ/kg，所述感应耦合等离子体风洞提供的等离子体气体的压力为0.5～30kPa，温度为4000～10000K。

根据一些优选的实施方式，在所述等离子体发生器各个需要连接组装的部位均通过密封圈密封。

当然，本发明中所述的扩压器也可以不包括收缩段、所述等直段和/或所述扩张段的水冷结构。例如，所述扩压器包括收缩段和等直段，所述收缩段呈内径渐变的锥筒状，所述收缩段远离所述等直段的一端的内径大于所述收缩段连接有所述等直段的一端的内径，所述收缩段的入口锥角为20～28°；所述等直段呈圆筒状，所述等直段的内径为200～240mm，所述等直段的轴向长度为1000～2000mm；所述收缩段远离所述等直段的一端与所述等离子体风洞的喷管之间的轴向距离为500～1500mm；例如，所述扩压器还包括扩张段，所述扩张段包括内径渐变的锥筒结构和圆筒结构，所述锥筒结构的两端分别连接有等直段和圆筒结构；所述锥筒结构远离所述等直段的一端的内径大于所述锥筒结构连接有所述等直段的一端的内径，所述锥筒结构的扩张角为5～8°。本发明对扩压器尺寸和参数的优化和调整，可以使得所述扩压器在等离子体风洞中在总压损失减小的条件下的扩压效率最好，可以有效维持等离子体风洞长时间正常运行。

特别说明的是，在本发明中，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种用于等离子体风洞的扩压器，其特征在于：

包括收缩段(1)和等直段(2)，所述收缩段(1)的一端与所述等直段(2)的一端连接；

所述收缩段包括由内至外依次同轴设置的收缩段内壳层(11)、收缩段中间层(12)和收缩段外壳层(13)；

所述收缩段中间层(12)与所述收缩段内壳层(11)以及所述收缩段外壳层(13)之间分别具有第一间隙(14)和第二间隙(15)，所述第一间隙(14)和所述第二间隙(15)连通，形成收缩段冷却水通道；

所述收缩段内壳层(11)的外壁上沿周向间隔设置有多条第一加强筋(19)，每相邻的两条所述第一加强筋(19)之间形成一个供冷却水通过的第一流道；

所述第二间隙(15)分布有至少一个第一出水口，所述第一间隙(14)的周向间隔分布有多个第一进水口，使每个所述第一流道内均对应有一个所述第一进水口，从而使得冷却水从所述第一流道对应的所述第一进水口进入，并绕过所述收缩段中间层(12)后从所述第一出水口流出。

2.根据权利要求1所述的扩压器，其特征在于：

所述收缩段中间层(12)的外壁上沿周向间隔设置有多条第二加强筋，每相邻的两条所述第二加强筋之间形成一个供冷却水通过的第二流道；

所述第二间隙(15)的周向间隔分布有多个第一出水口，使每个所述第二流道内均对应有一个所述第一出水口，从而使得冷却水绕过所述收缩段中间层(12)后从所述第二流道对应的所述第一出水口流出。

3.根据权利要求1所述的扩压器，其特征在于：

所述等直段(2)包括同轴设置的等直段内壳层(21)和等直段外壳层(22)；

所述等直段外壳层(22)与所述等直段内壳层(21)之间具有第三间隙(23)，所述第三间隙(23)形成等直段冷却水通道；

所述等直段内壳层(21)的外壁上沿周向间隔设置有多条第三加强筋，每相邻的两条所述第三加强筋之间形成一个供冷却水通过的第三流道；

所述第三间隙(23)两端的周向分别间隔分布有多个第二进水口和多个第二出水口，使每个所述第三流道内均对应有一个所述第二进水口和一个所述第二出水口，形成供冷却水通过的独立通道。

4.根据权利要求1所述的扩压器，其特征在于：

所述扩压器还包括扩张段(3)，所述扩张段(3)连接在所述等直段(2)远离所述收缩段(1)的一端；

所述扩张段(3)包括由内至外依次同轴设置的扩张段内壳层(31)、扩张段中间层(32)和扩张段外壳层(33)；

所述扩张段中间层(32)与所述扩张段内壳层(31)以及所述扩张段外壳层(33)之间分别具有第四间隙(34)和第五间隙(35)，所述第四间隙(34)和所述第五间隙(35)连通，形成扩张段冷却水通道；

所述扩张段内壳层(31)的外壁上沿周向间隔设置有多条第四加强筋，每相邻的两条所述第四加强筋之间形成一个供冷却水通过的第四流道；

所述第五间隙(35)分布有至少一个第三出水口，所述第四间隙(34)的周向间隔分布有多个第三进水口，使每个所述第四流道内均对应有一个所述第三进水口，从而使得冷却水从所述第四流道对应的所述第三进水口进入，并绕过所述扩张段中间层(32)后从所述第三出水口流出。

5.根据权利要求4所述的扩压器，其特征在于：

所述扩张段中间层(32)的外壁上沿周向间隔设置有多条第五加强筋，每相邻的两条所述第五加强筋之间形成一个供冷却水通过的第五流道；

所述第五间隙(35)的周向间隔分布有多个第三出水口，使每个所述第五流道内均对应有一个所述第三出水口，从而使得冷却水绕过所述扩张段中间层(32)后从所述第五流道对应的所述第三出水口流出。

6.根据权利要求1所述的扩压器，其特征在于：

所述收缩段(1)呈内径渐变的锥筒状，所述收缩段(1)远离所述等直段(2)的一端的内径大于所述收缩段(1)连接有所述等直段(2)的一端的内径，所述收缩段(1)的入口锥角为20～28°；

所述等直段(2)呈圆筒状，所述等直段(2)的内径为200～240mm，所述等直段(2)的轴向长度为1000～2000mm；和/或

所述收缩段(1)远离所述等直段(2)的一端与所述等离子体风洞的喷管之间的轴向距离为500～1500mm。

7.根据权利要求4所述的扩压器，其特征在于：

所述扩张段(3)包括内径渐变的锥筒结构(4)和圆筒结构(5)，所述锥筒结构(4)的两端分别连接有等直段(2)和圆筒结构(5)；

所述锥筒结构(4)远离所述等直段(2)的一端的内径大于所述锥筒结构(4)连接有所述等直段(2)的一端的内径，所述锥筒结构(4)的扩张角为5～8°。

8.根据权利要求2所述的扩压器，其特征在于：

所述第一加强筋(19)与所述收缩段内壳层(11)远离所述等直段(2)的一端断开；和/或

所述第二加强筋与所述收缩段中间层(12)远离所述等直段(2)的一端断开。

9.根据权利要求4所述的扩压器，其特征在于：

所述收缩段(1)、所述等直段(2)和所述扩张段(3)之间依次通过法兰连接，所述收缩段(1)连接有所述等直段(2)的一端的外周设置有收缩段法兰盘(16)，所述等直段(2)的两端的外周设置有等直段法兰盘，所述扩张段(3)连接有所述等直段(2)的一端的外周设置有扩张段法兰盘(36)；

所述收缩段法兰盘(16)、位于所述等直段(2)一端的等直段法兰盘和所述扩张段法兰盘(36)的内部均沿其各自的周向间隔开设有多个进水通道，所述进水通道的进水端用以与冷却水源连通，所述进水通道的出水端形成所述第一进水口、所述第二进水口或所述第三进水口；位于所述等直段(2)另一端的等直段法兰盘的内部开设有出水通道，所述出水通道的进水端形成所述第二出水口，所述出水通道的出水端用于将冷却水排出；所述第一出水口和所述第三出水口分别设置在所述收缩段外壳层(13)和所述扩张段外壳层(33)上。

10.根据权利要求1至9任一项所述的扩压器，其特征在于：

所述等离子体风洞为感应耦合等离子体风洞，所述感应耦合等离子体风洞的功率为1000kW，进气流量为1～30g/s，气流焓值5～50MJ/kg，所述感应耦合等离子体风洞提供的等离子体气体的压力为0.5～30kPa，温度为4000～10000K。