RU2399783C1 - Стенд для моделирования импульсного газотермодинамического воздействия высокотемпературного газа на элементы тепловой защиты конструкции - Google Patents
Стенд для моделирования импульсного газотермодинамического воздействия высокотемпературного газа на элементы тепловой защиты конструкции Download PDFInfo
- Publication number
- RU2399783C1 RU2399783C1 RU2009126130/06A RU2009126130A RU2399783C1 RU 2399783 C1 RU2399783 C1 RU 2399783C1 RU 2009126130/06 A RU2009126130/06 A RU 2009126130/06A RU 2009126130 A RU2009126130 A RU 2009126130A RU 2399783 C1 RU2399783 C1 RU 2399783C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- section
- gas
- gas duct
- prechamber
- diaphragm
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Abstract
Стенд содержит состыкованные между собой твердотопливный газогенератор и газоход переменного сечения. Газоход включает переходный участок с нормированным профилем, мерный участок постоянного сечения с исследуемым материалом и установленными в нем термопарами и сопловой блок для выпуска газов в окружающую среду. Сопловой блок выполнен в виде стакана с боковыми симметрично расположенными выпускными окнами. В дне стакана осесимметрично установлена трубка Пито-Прандтля с датчиком полного давления, срез которой находится в перпендикулярной плоскости, проходящей через ось отверстия в стенке мерного газохода с датчиком статического давления, расположенного за исследуемым материалом. Термопара установлена на дне стакана. Между газогенератором и газоходом переменного сечения установлена форкамера с термостойкой диафрагмой с перфорацией, разделяющей форкамеру и газоход переменного сечения. Площадь перфорации диафрагмы, отношение площади выпускных окон к площади сечения мерного газохода, расстояние от среза сопла газогенератора до диафрагмы, длина переходного участка газохода и диаметр форкамеры определяются соотношениями, защищаемыми настоящим изобретением. Изобретение позволяет получить при испытаниях достоверные результаты об уносе и прококсовке теплозащитных материалов. 1 ил.
Description
Изобретение относится к области моделирования натурных условий работы элементов конструкции механизмов, характеризующихся кратковременностью (0,5÷1,0 с) газотермодинамического высокотемпературного (~2000 К) воздействия при скорости газового обтекания 250÷600 м/с и давлении 5÷20 ата.
Известна модельная установка для испытания материалов тепловой защиты [1], содержащая корпус с размещенным в нем твердотопливным зарядом торцевого горения - источником высокотемпературного газа. Корпус имеет газоход с сужающимся переходным участком, переходящим в мерный участок цилиндрической формы с размещенным в нем исследуемым материалом, в котором встроены термопары для измерения температуры в материале. Мерный участок переходит в сопло с центральным отверстием для выпуска газа.
Недостаток данной модельной установки состоит в том, что она не обеспечивает исследование уноса и прококсовки термостойких материалов для разных давлений и скоростей обтекания образцов газовым высокотемпературным потоком в заданное время воздействия.
Целью изобретения является получение достоверных сведений о термостойкости испытываемых материалов при кратковременном (0,5÷1,0 с) газодинамическом воздействии высокотемпературного потока на испытываемые образцы.
Указанная цель достигается тем, что в модельной установке, содержащей состыкованные между собой твердотопливный газогенератор и газоход переменного сечения, включающий переходный участок с нормированным профилем, мерный участок постоянного сечения с исследуемым материалом и установленными в нем термопарами, сопловой блок для выпуска газов в окружающую среду, сопловой блок выполнен в виде стакана с боковыми симметрично расположенными выпускными окнами, в дне стакана осесимметрично установлена трубка Пито-Прандтля с датчиком полного давления, срез которой находится в перпендикулярной плоскости, проходящей через ось отверстия в стенке мерного газохода с датчиком статического давления, расположенного за исследуемым материалом, а термопара установлена на дне стакана, между газогенератором и газоходом переменного сечения установлена форкамера с термостойкой диафрагмой с перфорацией, разделяющей форкамеру и газоход переменного сечения,
Fперф=0,3÷0,4Fф и 
где Fперф - площадь перфорации диафрагмы, Fф - площадь сечения форкамеры, Fок - площадь выпускных окон, Fм - площадь сечения мерного газохода, а расстояние от среза сопла газогенератора до диафрагмы lд=1,5÷2dм, длина переходного участка газохода lпер=2,5÷3dм, диаметр форкамеры dф=1,7÷2dм, где dм - диаметр мерного участка газохода.
Конструкция предложенного стенда изображена на чертеже.
Стенд содержит газогенератор 1 с соплом 2, форкамеру 3, перфорированную диафрагму 4, переходный участок 5, мерный участок 6 с исследуемыми элементами 7 и датчиком замера давления 8, сопловой блок 9 с выпускными окнами 10, с датчиком замера температуры потока (термопарой) 11 и трубкой Пито 12 с датчиком давления 13 для замера полного давления газового потока.
Для оценки уноса материала образца в зависимости от скорости газового потока и давления важно в мерном газоходе по его сечению обеспечить равномерный поток.
Это достигается за счет установки термостойкой диафрагмы между переходным участком газохода и срезом сопла газогенератора.
Площадь перфорации Fперф диафрагмы составляет Fперф=0,3÷0,4Fф (где Fф - площадь сечения форкамеры).
Соотношения: расстояние lд (от среза сопла газогенератора до диафрагмы) lд=1,5÷2dм, где dм - диаметр мерного участка газохода, длина переходного участка газохода lпер=2,5÷3dм, диаметр форкамеры dф=1,7÷2dм, получены экспериментально с учетом рекомендаций, приведенных в литературе [2, 3, 4].
Диаметр мерного газохода dм определяется в зависимости от ожидаемого среднего давления Рм в мерном газоходе (в диапазоне Рм=5÷20 ата) и фактического давления в газогенераторе (Ргг=150÷200 ата).
Например, для соотношения 
при диапазоне отношений 
(в исследовании). При этом соотношение площади выпускных окон Fок соплового блока к площади сечения мерного газохода Fм находится в диапазоне 
Тогда замеренное давление у стенки мерного газохода позади образца испытываемого материала (статическое давление Рм и полное давление Р0м, замеренное в трубке Пито, срез который находится в одном сечении с датчиком замера давления у стенки газохода) с учетом замера температуры газа Т0м на дне стакана-сопла позволяет по известным газодинамическим формулам получить скорость газового потока
(Vм=λм·акр,
где 
акр=f(Т0)).
Стенд работает следующим образом. При задействовании газогенератора с определенными расходными характеристиками и при определенном давлении в камере поток газа из сопла устремляется к перфорированной диафрагме, обеспечивающей дозвуковое истечение газового потока, его выравнивание и ускорение происходит в переходном участке. К мерному участку газ поступает с равномерной скоростью по сечению газохода, что создает необходимые условия для корректного замера статического и полного давлений, а в сочетании с замером температуры заторможенного газа у дна стакана полученные данные позволяют с достаточной точностью определить скорость потока газов. Изменением площади выпускных окон достигается заданное давление в мерном газоходе.
Стенд предложенной конструкции позволяет получить достоверные результаты об уносе и прококсовке теплозащитных материалов. Стенд прошел испытания. В дальнейшем результаты проводимых экспериментов планируется использовать в проектных разработках.
Источники информации
1. Шишков А.А., Панин С.Д., Румянцев Б.В. Рабочие процессы в ракетных двигателях твердого топлива. Справочник. М.: Машиностроение, 1989, с.240, рис.5.4.2.
2. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическому сопротивлению фасонных и прямых частей трубопроводов. ЦАГИ, 1950 г., с.215.
3. Идельчик И.Е. Аэрогидродинамика технологических аппаратов. М.: Машиностроение, 1983 г., гл.4, с.92-118.
4. Газодинамика и теплообмен. Ученые записки №369, выпуск 49. Издательство Ленинградского университета, 1973 г., с.85-100.
Claims (1)
- Стенд для моделирования импульсного газотермодинамического воздействия высокотемпературного газа на элементы тепловой защиты конструкции, содержащий состыкованные между собой твердотопливный газогенератор и газоход переменного сечения, включающий переходный участок с нормированным профилем, мерный участок постоянного сечения с исследуемым материалом и установленными в нем термопарами, сопловой блок для выпуска газов в окружающую среду, отличающийся тем, что сопловой блок выполнен в виде стакана с боковыми симметрично расположенными выпускными окнами, в дне стакана осесимметрично установлена трубка Пито-Прандтля с датчиком полного давления, срез которой находится в перпендикулярной плоскости, проходящей через ось отверстия в стенке мерного газохода с датчиком статического давления, расположенного за исследуемым материалом, а термопара установлена на дне стакана, между газогенератором и газоходом переменного сечения установлена форкамера с термостойкой диафрагмой с перфорацией, разделяющей форкамеру и газоход переменного сечения
Fперф=(0,3÷0,4)Fф и,
где Fперф - площадь перфорации диафрагмы; Fф - площадь сечения форкамеры; Fок - площадь выпускных окон; Fм - площадь сечения мерного газохода, а расстояние от среза сопла газогенератора до диафрагмы lд=(1,5÷2)dм, длина переходного участка газохода lпер=(2,5÷3)dм, диаметр форкамеры dф=(1,7÷2)dм, где dм - диаметр мерного участка газохода.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009126130/06A RU2399783C1 (ru) | 2009-07-09 | 2009-07-09 | Стенд для моделирования импульсного газотермодинамического воздействия высокотемпературного газа на элементы тепловой защиты конструкции |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009126130/06A RU2399783C1 (ru) | 2009-07-09 | 2009-07-09 | Стенд для моделирования импульсного газотермодинамического воздействия высокотемпературного газа на элементы тепловой защиты конструкции |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2399783C1 true RU2399783C1 (ru) | 2010-09-20 |
Family
ID=42939228
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009126130/06A RU2399783C1 (ru) | 2009-07-09 | 2009-07-09 | Стенд для моделирования импульсного газотермодинамического воздействия высокотемпературного газа на элементы тепловой защиты конструкции |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2399783C1 (ru) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102032987A (zh) * | 2010-12-14 | 2011-04-27 | 西北工业大学 | 一种研究喷嘴喷注雾化特性的实验装置 |
| CN102052198A (zh) * | 2010-12-23 | 2011-05-11 | 西北工业大学 | 一种固体火箭发动机全尺寸喷管热结构实验装置 |
| RU2461890C2 (ru) * | 2010-10-08 | 2012-09-20 | Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Омский Государственный Технический Университет" | Способ моделирования процесса газификации остатков жидкого ракетного топлива в баках отделяющейся части ступени ракеты-носителя и устройство для его реализации |
| CN103048143A (zh) * | 2012-11-29 | 2013-04-17 | 贵州黎阳航空动力有限公司 | 地面燃气轮机试验用喷口出口面积调整结构 |
| RU2618479C1 (ru) * | 2016-03-11 | 2017-05-03 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" | Стенд для моделирования процессов теплообмена в охлаждаемых лопатках |
| CN110595782A (zh) * | 2019-08-18 | 2019-12-20 | 南京理工大学 | 轴径混合式双脉冲软质隔层工作模拟装置 |
-
2009
- 2009-07-09 RU RU2009126130/06A patent/RU2399783C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2461890C2 (ru) * | 2010-10-08 | 2012-09-20 | Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Омский Государственный Технический Университет" | Способ моделирования процесса газификации остатков жидкого ракетного топлива в баках отделяющейся части ступени ракеты-носителя и устройство для его реализации |
| CN102032987A (zh) * | 2010-12-14 | 2011-04-27 | 西北工业大学 | 一种研究喷嘴喷注雾化特性的实验装置 |
| CN102052198A (zh) * | 2010-12-23 | 2011-05-11 | 西北工业大学 | 一种固体火箭发动机全尺寸喷管热结构实验装置 |
| CN103048143A (zh) * | 2012-11-29 | 2013-04-17 | 贵州黎阳航空动力有限公司 | 地面燃气轮机试验用喷口出口面积调整结构 |
| CN103048143B (zh) * | 2012-11-29 | 2015-01-14 | 贵州黎阳航空动力有限公司 | 地面燃气轮机试验用喷口出口面积调整结构 |
| RU2618479C1 (ru) * | 2016-03-11 | 2017-05-03 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" | Стенд для моделирования процессов теплообмена в охлаждаемых лопатках |
| CN110595782A (zh) * | 2019-08-18 | 2019-12-20 | 南京理工大学 | 轴径混合式双脉冲软质隔层工作模拟装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2399783C1 (ru) | Стенд для моделирования импульсного газотермодинамического воздействия высокотемпературного газа на элементы тепловой защиты конструкции | |
| CN103454308B (zh) | 一种可燃气与空气预混气体爆炸过程中火焰传播及抑制的试验装置 | |
| CN108562440B (zh) | 空气流量分区控制的燃烧室试验装置及其试验方法 | |
| RU2549568C1 (ru) | Способ определения температуры потока нагретого газа | |
| Sanquer et al. | Some specific characteristics of turbulence in the reactive wakes of bluff bodies | |
| KR20230002114A (ko) | 플레어 가스의 직접 연소식 열량 측정 시스템 | |
| Olivier | The Aachen shock tunnel TH2 with dual driver mode operation | |
| Golovastov et al. | An experimental study of detonation propagation and re-initiation for acetylene–air mixtures in a narrow channel | |
| Owens et al. | Flowfield characterization and simulation validation of multiple-geometry PDEs using cesium-based velocimetry | |
| RU190881U1 (ru) | Баллистический маятник для демонстрации режимов работы жидкостного ракетного двигателя | |
| Gherman et al. | Experimental combustion chamber simulation at transient regimes | |
| EP3381520B1 (en) | Combustion arrester test systems and methods | |
| RU170803U1 (ru) | Стенд для исследования огнезащитных покрытий | |
| Weber et al. | Choked Flow in a Converging/Diverging Rotating Detonation Engine Exit | |
| Kozlov et al. | Ignition of a propane-air mixture for a reflected shock wave at high pressures | |
| Kotov et al. | Registration of the ignition of a combustible mixture in a shock tube using a thermoelectric detector | |
| Paxson et al. | Time averaged pressure measurement in fundamentally unsteady pressure gain combustion systems | |
| Konle et al. | Time scale model for the prediction of the onset of flame flashback driven by combustion induced vortex breakdown (CIVB) | |
| Vnuchkov et al. | Unified approach to the study of solid fuel combustion characteristics at high airflow speeds | |
| RU138510U1 (ru) | Газодинамический насадок для определения температуры потока нагретого газа | |
| RU2749473C1 (ru) | Способ определения скорости горения твердого топлива в потоке газа | |
| Baklanov et al. | Investigation of transition of deflagration to detonation in moving mixtures of combustible gases | |
| RU2295053C1 (ru) | Способ определения радиального перепада давления в канальном заряде рдтт | |
| Murdock et al. | Measurement of Temperatures in High-Velocity Steam | |
| Okojie et al. | An overview of NASA hypersonic experimental diagnostic and instrumentation technologies for ground and flight testing |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20110331 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200710 |