CN113340559B - 一种超声速喷管气动力测量系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超声速喷管气动力测量系统，包括工作喷管、连接管、密封舱、混合室、引射喷管和排气管；工作喷管与连接管分别设于密封舱相对的两侧，工作喷管的出气端和连接管的进气端均接入密封舱内，连接管的出气端接入混合室内；引射喷管套于连接管外，引射喷管的出气端与混合室的进气端连接导通；混合室的出气端与排气管连接导通；所以由工作喷管产生的气流能够以近乎无损的状态流进混合室内，由引射喷管产生的气流也能够以近乎无损的状态进入混合室，从而切实解决了现有一次流与二次流混合容易出现压力损失的问题。
Description
技术领域
本发明涉及喷管气动力测量领域，特别涉及一种超声速喷管气动力测量系统。
背景技术
高空模拟试验(简称高模试验)是在地面建造一个密闭腔体，将发动机置于其中，将压力调整到预设压力后进行发动机点火试验，测量发动机的高空推力，并在发动机工作全过程中维持舱压恒定不变。在地面进行高模试验需要先建立相应高度下的低压真空环境，引射气流与被引射气流的混合效率也会对形成低压环境产生影响。为了提高引射器一次流与二次流之间的混合效率，现有的方法包括使用缝式喷嘴和波瓣喷嘴等混合增强方法，但是这些方法均在混合室的前端形成有盲腔，在增强混合的同时产生了额外的压力损失，因此也增加了引射器的启动难度也降低了引射器的性能。
为了解决现有技术中的上述问题，本专利创造性地设计了1套用于降低实验区域压力的引射器结构，该结构使用一空腔将工作喷管包围，由此产生密闭环境，在空腔另一端采用连接管与引射喷管相连，通过引射喷管产生的高速射流的引射增压作用将空腔内的低压气体排出到混合室内进行充分混合并一同经过平直段与扩张段随后一同排入外界环境。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超声速喷管气动力测量系统，以解决现有一次流与二次流混合容易出现压力损失的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种超声速喷管气动力测量系统，包括工作喷管、连接管、密封舱、混合室、引射喷管和排气管；所述工作喷管与所述连接管分别设于所述密封舱相对的两侧，所述工作喷管的出气端和所述连接管的进气端均接入所述密封舱内，所述连接管的出气端接入所述混合室内；所述引射喷管套于所述连接管外，所述引射喷管的出气端与所述混合室的进气端连接导通；所述混合室的出气端与所述排气管连接导通。
在其中一个实施例中，所述密封舱设有观察窗，所述观察窗设于所述工作喷管的出气端与所述连接管的进气端之间。
在其中一个实施例中，在从所述连接管进气端往所述连接管出气端的方向上，所述连接管进气端的口径呈从大往小的趋势变化。
在其中一个实施例中，所述连接管在其进气端以外的位置，以管径维持不变的形式延伸布置。
在其中一个实施例中，在从所述引射喷管进气端往所述引射喷管出气端的方向上，所述引射喷管进气端的口径呈从大往小的趋势变化，所述引射喷管进气端管径最小处套于所述连接管外。
在其中一个实施例中，在从所述引射喷管进气端管径最小处往所述引射喷管出气端的方向上，所述引射喷管的管径呈从小往大的趋势变化。
在其中一个实施例中，在从所述混合室进气端往所述混合室出气端的方向上，所述混合室的内径从大往小的趋势变化。
在其中一个实施例中，所述排气管包括直管段和扩张段，所述直管段的一端与所述混合室的出气端连接导通，所述直管段的另一端与所述扩张段连接导通，在从所述直管段往所述扩张段的方向上，所述扩张段的内径呈从小往大的趋势变化。
本发明的有益效果如下：
由于所述工作喷管的出气端和所述连接管的进气端均接入所述密封舱内，所述连接管的出气端接入所述混合室内，所以由工作喷管产生的气流能够以近乎无损的状态流进混合室内；类似的，所述引射喷管套于所述连接管外，所述引射喷管的出气端与所述混合室的进气端连接导通，也使得由引射喷管产生的气流能够以近乎无损的状态进入混合室，从而切实解决了现有一次流与二次流混合容易出现压力损失的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的结构示意图；
图2是图1的透视结构示意图。
附图标记如下：
10、工作喷管；
20、连接管；
30、密封舱；31、观察窗；
40、混合室；
50、引射喷管；51、管径最小处；
60、排气管；61、直管段；62、扩张段。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。
本发明提供了一种超声速喷管气动力测量系统，其实施例如图1和图2所示，包括工作喷管10、连接管20、密封舱30、混合室40、引射喷管50和排气管60；工作喷管10与连接管20分别设于密封舱30相对的两侧，工作喷管10的出气端和连接管20的进气端均接入密封舱30内，连接管20的出气端接入混合室40内；引射喷管50套于连接管20外，引射喷管50的出气端与混合室40的进气端连接导通；混合室40的出气端与排气管60连接导通。
在进行应用时，由于工作喷管10的出气端和连接管20的进气端均接入密封舱30内，连接管20的出气端接入混合室40内，所以由工作喷管10产生的气流能够以近乎无损的状态流进混合室40内；类似的，引射喷管50套于连接管20外，引射喷管50的出气端与混合室40的进气端连接导通，也使得由引射喷管50产生的气流能够以近乎无损的状态进入混合室40，从而切实解决了现有一次流与二次流混合容易出现压力损失的问题。
如图1和图2所示，密封舱30设有观察窗31，观察窗31设于工作喷管10的出气端与连接管20的进气端之间。
其中，上述观察窗31利用光学玻璃制成便可，在增设观察窗31后，则便于利用NPLS(Nano-tracer Planar Laser Scattering，纳米示踪的平面激光散射)和PIV(ParticleImage Velocimetry，粒子图像测速)等技术来观测工作喷管10出气端的气体流动情况。
如图2所示，在从连接管20进气端往连接管20出气端的方向上，连接管20进气端的口径呈从大往小的趋势变化。
在图示方向中，连接管20的进气端置于连接管20的左侧，在采用上述设置方式后，连接管20进气端的大口径则便于工作喷管10产生的气流更容易进入连接管20内，而连接管20进气端的口径收窄则便于气流加压输送。
如图2所示，连接管20在其进气端以外的位置，以管径维持不变的形式延伸布置。
在图示方向中，连接管20在其进气端右侧的部位以管径维持不变的形式延伸布置，在采用此设置方式后，则可确保连接管20内的气流能够实现平稳输送，为日后的气流混合质量提供了保障。
如图2所示，在从引射喷管50进气端往引射喷管50出气端的方向上，引射喷管50进气端的口径呈从大往小的趋势变化，引射喷管50进气端管径最小处51套于连接管20外。
在图示方向中，引射喷管50的进气端置于其左侧，引射喷管50的出气端置于其右侧，在采用上述设置方式后，引射喷管50的管径最小处51将能与连接管20的外壁较为紧密的贴合，从而确保引射喷管50产生的气流在流过引射喷管50的管径最小处51后，将难以产生回流现象，从而避免产生气压损失的问题。
如图2所示，在从引射喷管50进气端管径最小处51往引射喷管50出气端的方向上，引射喷管50的管径呈从小往大的趋势变化。
在图示方向中，引射喷管50在其管径最小处51往右侧逐渐增大管径，从而使得流经引射喷管50管径最小处51的气流能够加快流进混合室40内，从而提高了一次流与二次流的混合效率。
如图2所示，在从混合室40进气端往混合室40出气端的方向上，混合室40的内径从大往小的趋势变化。
在图示方向中，混合室40的进气端置于其左侧，混合室40的出气端置于其右侧，在采用上述设置方式后，则便于混合后的气流加压流经排气管60进行排出，为提高气流的排出效率提供了帮助。
如图2所示，排气管60包括直管段61和扩张段62，直管段61的一端与混合室40的出气端连接导通，直管段61的另一端与扩张段62连接导通，在从直管段61往扩张段62的方向上，扩张段62的内径呈从小往大的趋势变化。
在采用上述设置方式后，直管段61则利于气流的稳定述输，而扩张段62则利于提高气流的排出效率。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种超声速喷管气动力测量系统，其特征在于，
包括工作喷管、连接管、密封舱、混合室、引射喷管和排气管；
所述工作喷管与所述连接管分别设于所述密封舱相对的两侧，所述工作喷管的出气端和所述连接管的进气端均接入所述密封舱内，所述连接管的出气端接入所述混合室内；
所述引射喷管套于所述连接管外，所述引射喷管的出气端与所述混合室的进气端连接导通；
在从所述引射喷管进气端往所述引射喷管出气端的方向上，所述引射喷管进气端的口径呈从大往小的趋势变化，所述引射喷管进气端管径最小处套于所述连接管外；
在从所述引射喷管进气端管径最小处往所述引射喷管出气端的方向上，所述引射喷管的管径呈从小往大的趋势变化；
所述混合室的出气端与所述排气管连接导通。
2.根据权利要求1所述的超声速喷管气动力测量系统，其特征在于，所述密封舱设有观察窗，所述观察窗设于所述工作喷管的出气端与所述连接管的进气端之间。
3.根据权利要求1所述的超声速喷管气动力测量系统，其特征在于，在从所述连接管进气端往所述连接管出气端的方向上，所述连接管进气端的口径呈从大往小的趋势变化。
4.根据权利要求3所述的超声速喷管气动力测量系统，其特征在于，所述连接管在其进气端以外的位置，以管径维持不变的形式延伸布置。
5.根据权利要求1所述的超声速喷管气动力测量系统，其特征在于，在从所述混合室进气端往所述混合室出气端的方向上，所述混合室的内径从大往小的趋势变化。
6.根据权利要求1所述的超声速喷管气动力测量系统，其特征在于，所述排气管包括直管段和扩张段，所述直管段的一端与所述混合室的出气端连接导通，所述直管段的另一端与所述扩张段连接导通，在从所述直管段往所述扩张段的方向上，所述扩张段的内径呈从小往大的趋势变化。
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