CN217901172U - 超声速冷却气膜光学效应模拟测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种超声速冷却气膜光学效应模拟测试装置，将其放在风洞设备中进行气动光学效应模拟测试时，风洞设备中的超声速气流流过整个模拟测试装置，同时通过超声速气膜供气管路给超声速气膜形成喷管提供冷却气流，超声速气膜形成喷管输出超声速冷却气膜，利用激光源从光学隔腔的一侧敞口发射激光依次穿过光学玻璃、超声速气流流场和超声速冷却气膜，并通过位于光学隔腔另一侧敞口的CCD相机拍摄图像，从而完成气动光学效应测试。通过设置密封的光学隔腔来传输激光，可以消除超声速气膜形成喷管的底部非真实流场结构对于光线传输的影响，可以很好地满足气动光学效应测试的需求。

Description

超声速冷却气膜光学效应模拟测试装置

技术领域

本实用新型涉及超声速冷却气膜实验装置技术领域，特别地，涉及一种超声速冷却气膜光学效应模拟测试装置。

背景技术

目前的超声速冷却气膜实验装置一般由超声速气膜形成装置(Laval喷管)、实验测试区域和气源供给管路组成，通过气源供给管路给超声速气膜形成装置提供冷却气体，从而形成超声速冷却气膜。但是，现有的超声速冷却气膜实验装置无法隔绝模型底部乱流对于光线传输的影响，考虑到光线积分效应，无法满足气动光学效应测试需求，无法应用于气动光学效应测试。

实用新型内容

本实用新型提供了一种超声速冷却气膜光学效应模拟测试装置，以解决现有的超声速冷却气膜实验装置无法应用于气动光学效应测试的技术问题。

根据本实用新型的一个方面，提供一种超声速冷却气膜光学效应模拟测试装置，包括带后台阶的实验板、超声速气膜形成喷管、光学玻璃、超声速气膜供气管路、光学隔腔和底板，所述光学隔腔为两端敞口的腔体结构，所述光学隔腔的底部密封安装在所述底板上，所述带后台阶的实验板密封安装在所述光学隔腔的顶部，所述带后台阶的实验板上开设有安装孔，所述光学玻璃安装在所述安装孔内并与所述光学隔腔、所述带后台阶的实验板之间设置有密封结构，所述超声速气膜形成喷管和超声速气膜供气管路均安装在所述带后台阶的实验板上，所述超声速气膜供气管路与所述超声速气膜形成喷管连通。

进一步地，还包括安装在所述底板上并位于所述光学隔腔前方的立刀，所述立刀的顶部与所述带后台阶的实验板的底部连接。

进一步地，所述立刀的前缘夹角为15°～30°。

进一步地，所述带后台阶的实验板包括一体式结构的前板体和后板体，所述前板体和后板体之间设计有台阶过渡，所述安装孔开设在所述后板体上，所述超声速气膜形成喷管安装在所述前板体上，所述前板体在所述超声速气膜形成喷管的安装位置处设置有凹槽，用于形成大容积扁平喷管驻室，所述凹槽内设置有进气孔，所述进气孔与所述超声速气膜供气管路密封连接。

进一步地，所述超声速气膜形成喷管在周向上开设有多个安装螺孔，所述超声速气膜形成喷管与所述带后台阶的实验板通过螺钉连接。

进一步地，所述超声速气膜形成喷管的底面上沿周向布设有密封条。

进一步地，所述光学玻璃带有台阶，所述光学玻璃的台阶面与所述带后台阶的实验板的底面之间设置有第一密封圈，所述光学玻璃的底面与所述光学隔腔的顶面之间设置有第二密封圈。

进一步地，所述光学隔腔的底面与所述底板之间设置有第三密封圈，所述光学隔腔的顶面与所述带后台阶的实验板的底面之间设置有第四密封圈。

进一步地，所述底板上还设置有气体供给转接接头，所述气体供给转接接头分别与所述超声速气膜供气管路、气源连接。

进一步地，所述底板上还设置有穿线板，用于供传感器线路穿过。

本实用新型具有以下效果：

本实用新型的超声速冷却气膜光学效应模拟测试装置，将其放在风洞设备中进行气动光学效应模拟测试时，风洞设备中的超声速气流流过整个模拟测试装置，同时通过超声速气膜供气管路给超声速气膜形成喷管提供冷却气流，超声速气膜形成喷管输出超声速冷却气膜，利用激光源从光学隔腔的一侧敞口发射激光依次穿过光学玻璃、超声速气流流场和超声速冷却气膜，并通过位于光学隔腔另一侧敞口的CCD相机拍摄图像，从而完成气动光学效应测试。通过设置密封的光学隔腔来传输激光，可以消除超声速气膜形成喷管的底部非真实流场结构对于光线传输的影响，可以很好地满足气动光学效应测试的需求。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是本实用新型优选实施例的超声速冷却气膜光学效应模拟测试装置的结构示意图。

图2是本实用新型优选实施例的超声速冷却气膜光学效应模拟测试装置在另一角度下的结构示意图。

图3是本实用新型优选实施例的带后台阶的实验板的结构示意图。

图4是本实用新型优选实施例的超声速气膜形成喷管的结构示意图。

图5是本实用新型优选实施例的光学玻璃安装在光学隔腔上的结构示意图。

图6是本实用新型优选实施例的光学玻璃安装在光学隔腔上的爆炸结构示意图。

附图标记说明

1、带后台阶的实验板；2、超声速气膜形成喷管；3、光学玻璃；4、超声速气膜供气管路；5、立刀；6、光学隔腔；7、底板；11、前板体；12、后板体；111、凹槽；112、进气孔；121、安装孔；21、密封条；31、第一密封圈；32、第二密封圈；61、第三密封圈；62、第四密封圈；71、气体供给转接接头。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。

如图1至图6所示，本实用新型的优选实施例提供一种超声速冷却气膜光学效应模拟测试装置，用于放置在风洞设备的实验段内进行气动光学效应模拟测试，其包括带后台阶的实验板1、超声速气膜形成喷管2、光学玻璃3、超声速气膜供气管路4、光学隔腔6和底板7，所述光学隔腔6为两端敞口的腔体结构，所述光学隔腔6的底部密封安装在所述底板7上，所述带后台阶的实验板1密封安装在所述光学隔腔6的顶部，所述带后台阶的实验板1上开设有安装孔121，所述光学玻璃3安装在所述安装孔121内并与所述光学隔腔6、所述带后台阶的实验板1之间设置有密封结构，所述超声速气膜形成喷管2和超声速气膜供气管路4均安装在所述带后台阶的实验板1上，所述超声速气膜供气管路4与所述超声速气膜形成喷管2连通。

可以理解，本实施例的超声速冷却气膜光学效应模拟测试装置，将其放在风洞设备中进行气动光学效应模拟测试时，风洞设备中的超声速气流流过整个模拟测试装置，同时通过超声速气膜供气管路4给超声速气膜形成喷管2提供冷却气流，超声速气膜形成喷管2输出超声速冷却气膜，利用激光源从光学隔腔6的一侧敞口发射激光依次穿过光学玻璃3、超声速气流流场和超声速冷却气膜，并通过位于光学隔腔6另一侧敞口的CCD相机拍摄图像，从而完成气动光学效应测试。通过设置密封的光学隔腔6来传输激光，可以消除超声速气膜形成喷管2的底部非真实流场结构对于光线传输的影响，可以很好地满足气动光学效应测试的需求。

可选地，所述超声速冷却气膜光学效应模拟测试装置还包括安装在所述底板7上并位于所述光学隔腔6前方的立刀5，所述立刀5的顶部与所述带后台阶的实验板1的底部连接，具体通过螺钉连接。所述立刀5和光学隔腔6可以一起有效地支撑带后台阶的实验板1，保证整体装置的结构稳定性，并且立刀5和光学隔腔6采用分离式设计，相比于整体加工而言可以显著降低加工成本。作为优选的，所述立刀5的前缘需要削尖，并使角度尽可能的小，以减小其在风洞设备的超声速气流流场中产生斜基波的强度，避免带后台阶的实验板1下部流动压力过高造成直连式风洞溢流堵塞，其中，所述立刀5的前缘夹角优选为15°～30°。

可以理解，所述带后台阶的实验板1包括一体式结构的前板体11和后板体12，所述前板体11和后板体12之间设计有台阶过渡，所述安装孔121开设在所述后板体12上，所述超声速气膜形成喷管2安装在所述前板体11上，所述前板体11在所述超声速气膜形成喷管2的安装位置处设置有凹槽111，用于形成大容积扁平喷管驻室，大容积扁平喷管驻室的结构设计可以满足上台阶部分区域内部冷却需求。所述凹槽111内设置有进气孔112，所述进气孔112与所述超声速气膜供气管路4密封连接，冷却气体经超声速气膜供气管路4、进气孔112进入到凹槽111内，然后通过超声速气膜形成喷管2喷出形成超声速冷却气膜。

可选地，所述超声速气膜形成喷管2在周向上开设有多个安装螺孔，所述超声速气膜形成喷管2与所述带后台阶的实验板1通过螺钉连接，装拆十分方便。所述超声速气膜形成喷管2的喷管型面采用B样条曲线喷管设计方法进行设计，可以根据不同的马赫数设计不同的喷管型面，当需要适用于不同的马赫数时，只需要单独更换超声速气膜形成喷管2即可。另外，所述超声速气膜形成喷管2的底面上沿周向布设有密封条21，从而对超声速气膜形成喷管2进行有效密封，仅允许超声速冷却气膜从出口处喷出，同时也保证了喷管型面的安装精度。

可以理解，所述光学玻璃3带有台阶，所述光学玻璃3的台阶面与所述带后台阶的实验板1的底面之间设置有第一密封圈31，所述光学玻璃3的底面与所述光学隔腔6的顶面之间设置有第二密封圈32。通过第一密封圈31来保证光学玻璃3与带后台阶的实验板1之间的密封需求，通过第二密封圈32可以使得光学玻璃3与光学隔腔6压紧，保证了两者之间的密封性。

另外，所述光学隔腔6的底面与所述底板7之间设置有第三密封圈61，所述光学隔腔6的顶面与所述带后台阶的实验板1的底面之间设置有第四密封圈62。通过第三密封圈61实现光学隔腔6与底板7之间的密封，通过第四密封圈62实现光学隔腔6与带后台阶的实验板1之间的密封，保证光学隔腔6的内部不会与风洞流场连通。

可选地，所述底板7上还设置有气体供给转接接头71，所述气体供给转接接头71分别与所述超声速气膜供气管路4、气源连接。由于整个超声速冷却气膜光学效应模拟测试装置放置在风洞设备的实验段内，为了便于供气管路的布置，在底板7上设置气体供给转接接头71来实现气源与超声速气膜供气管路4之间的连通。

另外，所述底板7上还设置有穿线板，用于供传感器线路穿过，一方面满足了多样化的测试需求，另一方面也保证了密封性。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种超声速冷却气膜光学效应模拟测试装置，其特征在于，包括带后台阶的实验板(1)、超声速气膜形成喷管(2)、光学玻璃(3)、超声速气膜供气管路(4)、光学隔腔(6)和底板(7)，所述光学隔腔(6)为两端敞口的腔体结构，所述光学隔腔(6)的底部密封安装在所述底板(7)上，所述带后台阶的实验板(1)密封安装在所述光学隔腔(6)的顶部，所述带后台阶的实验板(1)上开设有安装孔(121)，所述光学玻璃(3)安装在所述安装孔(121)内并与所述光学隔腔(6)、所述带后台阶的实验板(1)之间设置有密封结构，所述超声速气膜形成喷管(2)和超声速气膜供气管路(4)均安装在所述带后台阶的实验板(1)上，所述超声速气膜供气管路(4)与所述超声速气膜形成喷管(2)连通。

2.如权利要求1所述的超声速冷却气膜光学效应模拟测试装置，其特征在于，还包括安装在所述底板(7)上并位于所述光学隔腔(6)前方的立刀(5)，所述立刀(5)的顶部与所述带后台阶的实验板(1)的底部连接。

3.如权利要求2所述的超声速冷却气膜光学效应模拟测试装置，其特征在于，所述立刀(5)的前缘夹角为15°～30°。

4.如权利要求1所述的超声速冷却气膜光学效应模拟测试装置，其特征在于，所述带后台阶的实验板(1)包括一体式结构的前板体(11)和后板体(12)，所述前板体(11)和后板体(12)之间设计有台阶过渡，所述安装孔(121)开设在所述后板体(12)上，所述超声速气膜形成喷管(2)安装在所述前板体(11)上，所述前板体(11)在所述超声速气膜形成喷管(2)的安装位置处设置有凹槽(111)，用于形成大容积扁平喷管驻室，所述凹槽(111)内设置有进气孔(112)，所述进气孔(112)与所述超声速气膜供气管路(4)密封连接。

5.如权利要求1所述的超声速冷却气膜光学效应模拟测试装置，其特征在于，所述超声速气膜形成喷管(2)在周向上开设有多个安装螺孔，所述超声速气膜形成喷管(2)与所述带后台阶的实验板(1)通过螺钉连接。

6.如权利要求5所述的超声速冷却气膜光学效应模拟测试装置，其特征在于，所述超声速气膜形成喷管(2)的底面上沿周向布设有密封条(21)。

7.如权利要求1所述的超声速冷却气膜光学效应模拟测试装置，其特征在于，所述光学玻璃(3)带有台阶，所述光学玻璃(3)的台阶面与所述带后台阶的实验板(1)的底面之间设置有第一密封圈(31)，所述光学玻璃(3)的底面与所述光学隔腔(6)的顶面之间设置有第二密封圈(32)。

8.如权利要求7所述的超声速冷却气膜光学效应模拟测试装置，其特征在于，所述光学隔腔(6)的底面与所述底板(7)之间设置有第三密封圈(61)，所述光学隔腔(6)的顶面与所述带后台阶的实验板(1)的底面之间设置有第四密封圈(62)。

9.如权利要求1所述的超声速冷却气膜光学效应模拟测试装置，其特征在于，所述底板(7)上还设置有气体供给转接接头(71)，所述气体供给转接接头(71)分别与所述超声速气膜供气管路(4)、气源连接。

10.如权利要求1所述的超声速冷却气膜光学效应模拟测试装置，其特征在于，所述底板(7)上还设置有穿线板，用于供传感器线路穿过。

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