CN112629806A - 一种用于截止激波风洞非有效试验气流的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于截止激波风洞非有效试验气流的装置及方法。该装置在常规的激波风洞内增加了具有延迟功能的中心阀体，中心阀体安装在被驱动段后段内、喷管入口前方，中心阀体在被驱动段的有效试验气体未流完之前处于打开状态，当有效试验气体流完，试验数据采集完成后，中心阀体运动至关闭状态。该方法通过中心阀体运动能够将驱动段的高压驱动气体封闭在激波管内，截止非有效试验气流进入试验段，防止因大量余气进入试验段而导致的试验模型传感器的冲刷损坏。

Description

一种用于截止激波风洞非有效试验气流的装置及方法
技术领域
本发明属于激波风洞技术领域，具体涉及一种用于截止激波风洞非有效试验气流的装置及方法。
背景技术
激波风洞/激波管是一种产生高温高压气流的试验装置。由于激波管能够比较简便地将气体加热、加压和加速至很高的参数，因此被广泛应用于航天、航空、爆炸工程、化学与物理学等领域。
常规激波风洞的激波管由两段组成，两段之间用主膜片隔开，主膜片两侧分别充满不同压力的气体；具有较高压力的前段称为高压段，也称为驱动段，驱动段内充入高压驱动气体；具有较低压力的后段称为低压段，也称为被驱动段，被驱动段内充入低压试验气体。初始时刻，激波管的驱动段与被驱动段之间存在压差，当主膜片瞬时破裂后驱动段的高压驱动气体推动被驱动段的低压试验气体，并在被驱动段内产生一道向下游传播的入射激波，入射激波向下游传播的过程中，在喷管入口处产生反射激波。低压试验气体经过入射激波与反射激波两道激波压缩后，会在喷管前段产生高温、高压滞止试验气体。高温、高压滞止试验气体冲破喉道膜片，随后经喷管膨胀加速，在喷管出口处获得高马赫数的高温、高压试验气流。喷管与试验段连通，试验模型安装于试验段内且处于喷管出口的试验气流的均匀区内。
激波风洞运行时，被驱动段的低压试验气体被两道激波压缩后形成的高温、高压试验气流经喷管进入试验段，这部分气流是激波风洞试验所需的有效气体；随后驱动段的驱动气体进入试验段，这部分气体并非试验所需的有效气体，是非有效试验气流。一般来说，高压驱动气体的压力是低压试验气体数十倍甚至数百倍，大量高压驱动气体进入试验段很容易造成试验模型传感器的冲刷损坏。
当前，亟需发展一种用于截止激波风洞非有效试验气流的装置及方法。
发明内容
本发明所要解决的一个技术问题是提供一种用于截止激波风洞非有效试验气流的装置，本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种用于截止激波风洞非有效试验气流的方法。
本发明是关于一种用于截止激波风洞非有效试验气流的装置，激波风洞包括在风洞中心轴线上、从前至后顺序连接的驱动段、被驱动段、喷管和试验段，驱动段和被驱动段之间安装有主膜片，被驱动段与喷管之间安装有喉道膜片，试验模型安装在试验段内，其特点是：所述的装置为中心阀体，中心阀体安装在在激波风洞的被驱动段内靠近喷管的位置的中心轴线上，中心阀体的控制系统控制中心阀体沿中心轴线前后运动，中心阀体运动至前端处于打开状态，中心阀体运动至后端处于关闭状态。
进一步地，所述的中心阀体的前段为锥段，中段为等直段，后段为半球体段。
进一步地，所述的中心阀体外固定有中心支架，中心支架位于风洞中心轴线上，中心支架的支柱伸入激波风洞的洞壁，洞壁内设置有对应的滑轨，控制系统控制中心支架带动中心阀体沿滑轨前后滑动。
进一步地，所述的被驱动段内安装有位于风洞中心轴线上的中心支架，中心支架的轴线上设置有套筒，中心阀体穿过套筒，中心支架的支柱伸入激波风洞的洞壁，并固定在洞壁上，控制系统控制中心阀体在中心支架的套筒内前后滑动。
进一步地，所述的中心支架的支柱前缘设置有尖劈。
本发明的用于截止激波风洞非有效试验气流的方法包括以下步骤：
a.激波风洞试验前，控制系统将中心阀体运动至前端，处于打开状态；
b.启动激波风洞，驱动段内的高压试验气体冲破主膜片进入被驱动段，再流经中心阀体，冲破喉道膜片，通过喷管，进入试验段作用在试验模型上；
c.达到预设的延时时间后，控制系统控制中心阀体向后运动至后端，处于关闭状态；
d.关闭激波风洞。
本发明的用于截止激波风洞非有效试验气流的装置在常规的激波风洞增加了具有延迟功能的中心阀体，中心阀体安装在被驱动段后段内、喷管入口前方，中心阀体在被驱动段的有效试验气体未流完之前处于打开状态，当有效试验气体流完，试验数据采集完成后，中心阀体运动至关闭状态。本发明的用于截止激波风洞非有效试验气流的方法能够将驱动段的高压驱动气体封闭在激波管内，截止非有效试验气流进入试验段，防止因大量余气进入试验段而导致的试验模型传感器的冲刷损坏。
简而言之，本发明的用于截止激波风洞非有效试验气流的装置及方法通过具有延迟功能的中心阀体截止大量非有效试验气流进入试验段，保护试验模型传感器。
附图说明
图1为本发明的用于截止激波风洞非有效试验气流的装置的示意图(打开状态)；
图2为本发明的用于截止激波风洞非有效试验气流的装置的示意图(关闭状态)。
图中，1.驱动段2.被驱动段3.主膜片4.喉道膜片5.喷管6.试验段7.试验模型8.中心阀体9.中心支架。
具体实施方案
下面结合附图和实施例详细说明本发明。
本发明是关于一种用于截止激波风洞非有效试验气流的装置，激波风洞包括在风洞中心轴线上、从前至后顺序连接的驱动段1、被驱动段2、喷管5和试验段6，驱动段1和被驱动段2之间安装有主膜片3，被驱动段2与喷管5之间安装有喉道膜片4，试验模型7安装在试验段6内，所述的装置为中心阀体8，中心阀体8安装在在激波风洞的被驱动段2内靠近喷管5的位置的中心轴线上，中心阀体8的控制系统控制中心阀体8沿中心轴线前后运动，中心阀体8运动至前端处于打开状态，中心阀体8运动至后端处于关闭状态。
进一步地，所述的中心阀体8的前段为锥段，中段为等直段，后段为半球体段。
进一步地，所述的中心阀体8外固定有中心支架9，中心支架9位于风洞中心轴线上，中心支架9的支柱伸入激波风洞的洞壁，洞壁内设置有对应的滑轨，控制系统控制中心支架9带动中心阀体8沿滑轨前后滑动。
进一步地，所述的被驱动段2内安装有位于风洞中心轴线上的中心支架9，中心支架9的轴线上设置有套筒，中心阀体8穿过套筒，中心支架9的支柱伸入激波风洞的洞壁，并固定在洞壁上，控制系统控制中心阀体8在中心支架9的套筒内前后滑动。
进一步地，在于，所述的中心支架9的支柱前缘设置有尖劈。
本发明的用于截止激波风洞非有效试验气流的方法包括以下步骤：
a.激波风洞试验前，控制系统将中心阀体8运动至前端，处于打开状态；
b.启动激波风洞，驱动段1内的高压试验气体冲破主膜片3进入被驱动段2，再流经中心阀体8，冲破喉道膜片4，通过喷管5，进入试验段6作用在试验模型7上；
c.达到预设的延时时间后，控制系统控制中心阀体8向后运动至后端，处于关闭状态；
d.关闭激波风洞。
实施例1
本发明的用于截止激波风洞非有效试验气流的装置及方法的工作过程如下：
试验前，在驱动段1内充入高压驱动气体；在被驱动段2内充入低压试验气体，将中心阀体8运动至前端。
试验时，启动激波风洞，当主膜片3破裂后，被驱动2内的低压试验气体在入射激波与反射激波两道激波压缩下，在喷管5的喉道膜片4的前方形成高温、高压滞止试验气体，高温、高压滞止试验气体冲破喉道膜片4形成高温、高压试验气流。在试验气流全部进入试验段6以前，如图1所示，中心阀体8位于前端，中心阀体8后段的半球体段与喷管5的入口有一定距离，中心阀体8处于“打开”状态，试验气流能够经喷管5进入试验段6作用在试验段6的试验模型7上，进行激波风洞试验。经过预设的延时时间后，高温、高压试验气流全部进入试验段6，中心阀体8向后运动，中心阀体8后段的半球体段与喷管5的入口相接触，堵住喷管5的入口，如图2所示，中心阀体8处于“关闭”状态，驱动段1的高压驱动气体被封闭在激波管内，防止大量余气进入试验段6造成试验模型传感器的冲刷损坏。
试验后，关闭激波风洞。

Claims (6)

1.一种用于截止激波风洞非有效试验气流的装置，激波风洞包括在风洞中心轴线上、从前至后顺序连接的驱动段(1)、被驱动段(2)、喷管(5)和试验段(6)，驱动段(1)和被驱动段(2)之间安装有主膜片(3)，被驱动段(2)与喷管(5)之间安装有喉道膜片(4)，试验模型(7)安装在试验段(6)内，其特征在于：所述的装置为中心阀体(8)，中心阀体(8)安装在在激波风洞的被驱动段(2)内靠近喷管(5)的位置的中心轴线上，中心阀体(8)的控制系统控制中心阀体(8)沿中心轴线前后运动，中心阀体(8)运动至前端处于打开状态，中心阀体(8)运动至后端处于关闭状态。
2.根据权利要求1所述的用于截止激波风洞非有效试验气流的装置，其特征在于，所述的中心阀体(8)的前段为锥段，中段为等直段，后段为半球体段。
3.根据权利要求1所述的用于截止激波风洞非有效试验气流的装置，其特征在于，所述的中心阀体(8)外固定有中心支架(9)，中心支架(9)位于风洞中心轴线上，中心支架(9)的支柱伸入激波风洞的洞壁，洞壁内设置有对应的滑轨，控制系统控制中心支架(9)带动中心阀体(8)沿滑轨前后滑动。
4.根据权利要求1所述的用于截止激波风洞非有效试验气流的装置，其特征在于，所述的被驱动段(2)内安装有位于风洞中心轴线上的中心支架(9)，中心支架(9)的轴线上设置有套筒，中心阀体(8)穿过套筒，中心支架(9)的支柱伸入激波风洞的洞壁，并固定在洞壁上，控制系统控制中心阀体(8)在中心支架(9)的套筒内前后滑动。
5.根据权利要求3或4所述的用于截止激波风洞非有效试验气流的装置，其特征在于，所述的中心支架(9)的支柱前缘设置有尖劈。
6.一种用于截止激波风洞非有效试验气流的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：
a.激波风洞试验前，控制系统将中心阀体(8)运动至前端，处于打开状态；
b.启动激波风洞，驱动段(1)内的高压试验气体冲破主膜片(3)进入被驱动段(2)，再流经中心阀体(8)，冲破喉道膜片(4)，通过喷管(5)，进入试验段(6)作用在试验模型(7)上；
c.达到预设的延时时间后，控制系统控制中心阀体(8)向后运动至后端，处于关闭状态；
d.关闭激波风洞。
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