CN113074898A - 用于激波管的预混供气装置及其预混供气方法 - Google Patents

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李贤�
孔小平
廖振洋
钟涌
杨陈栋
黄成扬
常雨
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Abstract

本发明公开了一种用于激波管的预混供气装置及其预混供气方法。该预混供气装置包括若干条并联的气体支路，每条气体支路从前至后通过气管顺序连接气源、气源压力表、减压阀、工作压力表、流量计、单向阀和截止阀最后经管路连接至激波管管体同一截面上均布的进气孔。该预混供气方法首先确定混合气体中各组分的压比；其次分别调节各气体支路的减压阀，控制各气体支路流经流量计的气体流量；随后，同时打开各气体支路的截止阀，各气体支路的气体同时充入激波管管体；最后，同时关闭各气体支路的截止阀，充气完毕。该预混供气装置和预混供气方法基于流量计，适用于更宽气源压力波动范围，安全性好、控制方法简便，能够满足各类型试验的要求。

Description

用于激波管的预混供气装置及其预混供气方法
技术领域
本发明属于激波管技术领域，具体涉及一种用于激波管的预混供气装置及其预混供气方法。
背景技术
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。
针对不同的试验需求，需要将预混燃气或者试验气体充入激波管管体。常规的气体预混一般通过气体分压控制气体组分、分子热运动实现气体组分的相互混合，而激波管管体属于细长管体，使用这种预混方式存在气体组分比例控制精度低、气体混合耗时长且很难保证混合均匀，并不适用。
目前，针对激波管充气的特殊需要，设计的激波管充气系统大多采用临界喷管充气原理，利用喷管喉道达到声速后出口背压不影响气体质量流量来控制充气比例，临界喷管上游压力采用手动或自动调整，保证气源压力波动在一定的范围内。但是，这种利用喷管喉道控制流量，对气源压力波动范围有比较严格的限定，具有一定的局限性。采用喷管喉道充气事先会根据充气比例选取适当的喉道尺寸，使得各支路的喷管入口压力大致接近，这样可充分利用气源内的气体。当充气比例调整后，会出现部分喷管喉道的临界入口压力较低、部分喷管喉道的临界喉道入口压力较高的情况，有些支路的气源得不到充分使用。甚至，如果充气比例调整幅度过大，现有供气气源无法满足需求，还不得不更换喷管喉道，降低试验效率。
当前，为了保证充入的气体混合均匀、组分准确，亟需发展一种适用于更宽气源压力波动范围的用于激波管的预混供气装置及其预混供气方法。
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激波管的预混供气装置，本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种用于激波管的预混供气装置的预混供气方法。
本发明的用于激波管的预混供气装置，其特点是，所述的预混供气装置包括若干条并联的气体支路，每条气体支路从前至后通过气管顺序连接气源、流量计、单向阀和截止阀，最后经管路连接至激波管管体同一截面上均布的进气孔。
进一步地，所述的流量计前方顺序连接工作压力表、减压阀和气源压力表。
进一步地，所述的流量计为速度式流量计、容积式流量计和差压式流量计中的一种。
本发明的用于激波管的预混供气装置的预混供气方法，所述的预混供气方法包括以下步骤：
a.根据试验要求，确定混合气体中各组分的比例；
b.根据混合气体中各组分的比例，分别调节各气体支路的减压阀，通过工作压力表控制各气体支路流经流量计的气体流量；
c.当各气体支路的气体流量达到要求后，同时打开各气体支路的截止阀，各气体支路的气体同时充入激波管管体；
d.当激波管管体内充气压力达到设定值后，同时关闭各气体支路的截止阀，充气完毕。
本发明的用于激波管的预混供气装置中的气源压力表、减压阀、工作压力表和流量计共同组成流量控制系统，流量控制系统中的流量计是核心部件，流量控制系统可以替换为至少包括流量计在内的其他结构形式。流量计能够在较大的压力变化范围内进行流量调节，保证供气过程中的流量稳定，克服喷管喉道在充气过程中无法适应背压大范围波动的缺点。
本发明的用于激波管的预混供气装置中的单向阀能够防止支路气体回流，尤其是在充入预混燃气时，能够防止预混燃气燃烧后的高压气流回流，保证试验安全。
本发明的用于激波管的预混供气方法通过流量计控制各气体支路的流量，按照事先给定比例，同时打开各气体支路的截止阀，各种气体同时充入激波管管体，在激波管管体内相互干扰并混合均匀，当激波管管体内的压力达到预设压力后，同时关闭各气体支路的截止阀停止充气，能够保证各种气体在细长的激波管管体内预混均匀。
本发明的用于激波管的预混供气装置及其预混供气方法基于流量计，适用于更宽气源压力波动范围，能够实现激波管管体高精度预混充气要求，具有安全性好、控制方法简便的优点，能够满足各类试验的要求。
附图说明
图1为本发明的用于激波管的预混供气装置的结构示意图。
图中，1.气源2.气源压力表3.工作压力表4.减压阀5.流量计6.单向阀7.截止阀8.管路9.激波管管体10.流量控制系统。
A、B、C、D为各气体支路的编号。
具体实施方案
下面结合附图和实施例详细说明本发明。
本发明的用于激波管的预混供气装置包括若干条并联的气体支路，每条气体支路从前至后通过气管顺序连接气源1、流量计5、单向阀6和截止阀7，最后经管路8连接至激波管管体9同一截面上均布的进气孔。
进一步地，所述的流量计5前方顺序连接工作压力表3、减压阀4和气源压力表2。
进一步地，所述的流量计5为速度式流量计、容积式流量计和差压式流量计中的一种。
本发明的用于激波管的预混供气装置的预混供气方法包括以下步骤：
a.根据试验要求，确定混合气体中各组分的比例；
b.根据混合气体中各组分的比例，分别调节各气体支路的减压阀4，通过工作压力表3控制各气体支路流经流量计5的气体流量；
c.当各气体支路的气体流量达到要求后，同时打开各气体支路的截止阀7，各气体支路的气体同时充入激波管管体9；
d.当激波管管体9内充气压力达到设定值后，同时关闭各气体支路的截止阀7，充气完毕。
实施例1
如图1所示，本实施例具有A、B、C、D共4条气体支路，各支路顺序连接的气源压力表2、减压阀4、工作压力表3和流量计5共同组成流量控制系统10。
本实施例的工作过程如下：
分别关闭A、B、C、D气体支路的截止阀7。
充气前，首先调整A气体支路的气体流量，打开A气体支路的气源1，通过气源压力表2读取气源1的供气压力。其次，通过调节减压阀4调节流量计5的入口压力，工作压力表3显示流量计5的入口压力，当流量计5的入口压力达到预设值后，A气体支路的气体流量满足需求。最后，依次调整B、C、D气体支路的气体流量。
充气时，同时打开A、B、C、D气体支路的截止阀7，4条气体支路的气源1同时按照给定流量充入激波管管体9。
充气后，当激波管管体9内压力达到预设值后，同时关闭A、B、C、D气体支路的截止阀7，充气完毕。
例如：如果气源1压力13MPa，预混燃气充气压力约为5MPa，假设根据充气比例H2:N2:O2＝1:1:1选定喷管喉道，则根据临界喉道充气原理，喷管喉道的入口压力大致需7MPa，可为H2、N2、O2支路选定一组喷管喉道。当调整充气比例为H2:N2:O2＝4:1:1，此时N2与O2入口压力也约为7MPa，但是H2入口压力则达到28MPa，此时H2气源无法满足供气要求，只能更换H2气路喷管喉道。如果采用流量计5控制各支路流量，只要气源压力能够保证流量计5流量稳定就可以实现充气。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，在不脱离本发明原理的前提下，可容易地实现另外的改进和润饰，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (4)

1.一种用于激波管的预混供气装置，其特征在于，所述的预混供气装置包括若干条并联的气体支路，每条气体支路从前至后通过气管顺序连接气源(1)、流量计(5)、单向阀(6)和截止阀(7)，最后经管路(8)连接至激波管管体(9)同一截面上均布的进气孔。
2.根据权利要求1所述的用于激波管的预混供气装置，其特征在于，所述的流量计(5)前方顺序连接工作压力表(3)、减压阀(4)和气源压力表(2)。
3.根据权利要求1～2所述的任意一种用于激波管的预混供气装置，其特征在于，所述的流量计(5)为速度式流量计、容积式流量计和差压式流量计中的一种。
4.根据权利要求1～3所述的任意一种用于激波管的预混供气装置的预混供气方法，其特征在于，所述的预混供气方法包括以下步骤：
a.根据试验要求，确定混合气体中各组分的比例；
b.根据混合气体中各组分的比例，分别调节各气体支路的减压阀(4)，通过工作压力表(3)控制各气体支路流经流量计(5)的气体流量；
c.当各气体支路的气体流量达到要求后，同时打开各气体支路的截止阀(7)，各气体支路的气体同时充入激波管管体(9)；
d.当激波管管体(9)内充气压力达到设定值后，同时关闭各气体支路的截止阀(7)，充气完毕。
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