一种气流能量掺混的测量系统技术方案

本发明专利技术涉及风洞试验领域，公开了一种气流能量掺混的测量系统，所述测量系统包括进口段、节流段、所述节流段内设置节流锥，所述测量系统还包括混合段，所述混合段与节流段连接；所述混合段内部设置保护罩，所述保护罩的外壁与混合段内壁之间形成空腔；所述混合段前部设置供气管路、引射喷嘴；所述供气管路与引射喷嘴连通，并为所述引射喷嘴提供高压气流。本发明专利技术有效解决了现有技术中风洞进气道试验中，气体流量的测试与调节装置造成了进气道试验的装置的整体长度过长，带来模型和试验装置安装拆卸的麻烦和效率降低的问题。本发明专利技术所述系统能够一体实现流量模拟、调节和测量的作用。调节和测量的作用。调节和测量的作用。

【技术实现步骤摘要】
一种气流能量掺混的测量系统


[0001]本专利技术属于风洞试验领域，更具体地涉及一种气流能量掺混的测量系统。

技术介绍

[0002]进气道是吸气式飞行器动力装置的重要部件之一。为了在风洞试验中研究和评估这些飞行器设计的进气道气动性能，通常需要在风洞中模拟飞行器进气道管道流动工况，测量进气道在不同来流马赫数下的迎角、侧滑角气动性能。
[0003]气流流量是进气道试验测量的最基本气动参数，需要通过风洞的进气道试验系统精确模拟、调节和测量。目前高速、低速风洞的进气道试验技术测量流量的常用方法是，使用模型出口处测量段或者专用的流量调节和测量装置，测量截面的总压和静压，计算出流经的气流流量。流量调节则是在模型出口处测量段之后安装节流锥或者在流量调节和测量装置里安装节流锥，通过节流锥移动来调节节流面积实现。
[0004]但是在实际使用时，这种常用方法主要存在以下3个突出问题：首先，专门的流量调节和测量装置（例如专利号CN 104848904 A提到的进气道流量测量系统）为提高测量精度，安装了整流装置包括两层阻尼网和一层蜂窝器在平直段内，这无疑增加了装置的整体长度；为了确保低速和低亚声速以及某些扁平构型进气道进口外形的大流量模拟和测量需求，在装置后面需要加装引射器或真空抽吸管路，但是会导致引射器或真空抽吸管路长度很长，即使专利号CN 104848904 A提到的优选的扩张型混合段长度也达到了950毫米，因此专门的流量调节和测量装置以及配套的管路从洞内到洞外的整体长度会很长，其安装拆卸耗时耗力，同时也限制了试验模型大迎角和大侧滑角范围。其次，专门的流量调节和测量装置（例如专利号CN 104848904 A提到的进气道流量测量系统）为提高测量精度，基于文丘里管测量原理，用拉瓦尔喷管使气流在喷管喉道处加速到密流函数q(λ)＞0.8 后测量喉道处静压P，以保证q(λ) 测量的准确性，但是拉瓦尔喷管内型面是固定的，其尺寸是按照最大流量点进行设计的，因此只能在较大流量以上保证q(λ)＞0.8，小流量（例如流量系数在0.2~0.4）时q(λ)远小于0.8；最后，通过管路连接到真空气源或中引射器的情况通常不适于进气道超声速性能试验，其原因是为了不限制试验模型大迎角和大侧滑角范围，在进气道模型与专用的流量调节和测量装置之间采用软管连接，这个软管使得节流锥之前的管路形成明显的管腔效应，对进气道喘振边界等动态气动特性测量有明显影响，因此进行超声速试验时，需要将管路拆下，将节流锥或者流量调节和测量装置尽量靠近进气道模型连接，从而带来模型和试验装置安装拆卸的麻烦和效率降低的问题。

技术实现思路

[0005]为解决现有技术中风洞进气道试验中，气体流量的测试与调节装置造成了进气道试验的装置的整体长度过长，带来模型和试验装置安装拆卸的麻烦和效率降低的问题。本专利技术提供一种气流能量掺混的测量系统。
[0006]本专利技术采用的具体方案为：一种气流能量掺混的测量系统，所述测量系统包括进
口段、节流段、所述节流段内设置节流锥，所述测量系统还包括混合段，所述混合段与节流段连接；所述混合段内部设置保护罩，所述保护罩的外壁与混合段内壁之间形成空腔；所述混合段前部设置供气管路、引射喷嘴；所述供气管路与引射喷嘴连通，并为所述引射喷嘴提供高压气流。
[0007]所述引射喷嘴设置在保护罩前部，所述引射喷嘴（8）的喷嘴向后设置。
[0008]所述混合段末端设置出口总压测量耙，所述供气管路前方设置锥后总压测量耙。
[0009]所述保护罩内设置电动缸，所述电动缸的推杆与节流锥连接；所述电动缸旁设置位移传感器，所述位移传感器的滑块与推杆连接。
[0010]所述出口总压测量耙、锥后总压测量耙沿混合段一周均匀分布。
[0011]所述位移传感器的滑道与所述推杆平行。
[0012]所述出口总压测量耙、锥后总压测量耙的耙位上布置有4～6个总压测量点。
[0013]在紧挨喉道的节流段3壁面上沿周向开静压孔，用于测量静压。
[0014]所述节流锥外形为圆锥体，圆锥体顶端修形倒圆，圆锥体半锥角为不大于30
°
。
[0015]所述节流段为一面积由小到大的扩散段，该节流段的扩散半角与所述节流锥的半锥角一致。
[0016]本专利技术相对于现有技术具有如下有益效果：(1)本专利技术通过在节流段后整加混合段，在混合段的内设置与供气管路连接的引射喷嘴，将通气段内的高压气体引射入混合段内，在混合段内实现引射气体与进口段进入气体的混合，去掉了测试过程中需外加的整流装置，整合了引射器的结构，经过一体化设计后使整体结构更加紧凑，对于2.4米量级高速风洞，从进口段至混合段出口，其整体长度一般不大于1.2m，取消了洞内外过长的排气管路，其尺寸优势明显，可直接连接在模型出口测量段之后。
[0017](2)本专利技术通过引射器引射进气道气流，对节流锥以及节流段进行改进，所述进口段和所述节流段相交的管道壁面与所述节流锥形成最小气流流通面积，并且引射器的引射抽吸能力能够保证节流锥下游反压足够低，使节流锥前后气流压比满足临界流动要求，因此对于节流锥行程内的任何流量，此处均为喉道，且其气流速度均为声速，其密流函数q(λ)均为1，因此流量测量时不需要考虑喉道流速，只需测量得到喉道面积、总压、总温即可计算得到流量，从而减少一个测量误差源。
[0018] (3)本专利技术直接连接到模型出口测量段，通过引射喷嘴的引射功能，能够满足低速、大迎角大侧滑角、扁平式或埋入式进气道等进气效率相对低的进气道试验工况的大流量需求，另一方面，超声速试验时管路造成的管腔效应大大减小，对进气道喘振边界等动态气动特性测量影响也会大大减小。
[0019]（4）本专利技术通过电动缸带动节流锥运动，并利用位移传感器测量节流锥的运动距离，指示和监测节流锥的前后位置。
附图说明
[0020]图1为本专利技术结构示意图；图2为本专利技术安装示意图；其中，附图标记分别为：
1
‑
进口段、2
‑
节流锥、3
‑
节流段、4
‑
推杆、5
‑
锥后总压测量耙、6
‑
保护罩、7
‑
供气管路、8
‑
引射喷嘴、9
‑
滑道、10
‑
滑块、11
‑
位移传感器、12
‑
电动缸、13
‑
混合段、14
‑
支架、15
‑
出口总压测量耙、16
‑
进气道模型、17
‑
测量段、18
‑
支撑系统、18
‑
1支杆、18
‑
2通气段、19
‑
风洞迎角机构。
具体实施方式
[0021]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步说明。
[0022]一种气流能量掺混的测量系统，所述测量系统包括进口段1、节流段3、所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种气流能量掺混的测量系统，所述测量系统包括进口段、节流段、所述节流段内设置节流锥，其特征在于，所述测量系统还包括混合段（13），所述混合段（13）与节流段（3）连接；所述混合段（13）内部设置保护罩（6），所述保护罩（6）的外壁与混合段（13）内壁之间形成空腔；所述混合段（13）前部设置供气管路（7）、引射喷嘴（8）；所述供气管路（7）通过稳压腔与引射喷嘴（8）连通，并为所述引射喷嘴（8）提供高压气流。2.根据权利要求1所述的气流能量掺混的测量系统，其特征在于，所述引射喷嘴（8）设置在保护罩（6）前部，所述引射喷嘴（8）的喷嘴向后设置。3.根据权利要求1所述的气流能量掺混的测量系统，其特征在于，所述混合段（13）末端设置出口总压测量耙（15），所述供气管路（7）前方设置锥后总压测量耙（5）。4.根据权利要求1所述的气流能量掺混的测量系统，其特征在于，所述保护罩（6）内设置电动缸（12），所述电动缸（12）的推杆（4）与节流锥（2）连接；所述电动缸（12）旁设置位移传感器（11），所述位移传感器（11）的滑块（10）与推杆...

【专利技术属性】
技术研发人员：马晓光，刘帅，陈通，崔晓春，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司沈阳空气动力研究所，
类型：发明
国别省市：