本技术涉及发汗冷却试验与测量,更具体地讲,涉及一种用于多孔材料发汗冷却流动及传热特性一体化测试装置。
背景技术:
1、飞行器的发展历史不过短短百余年,却不断地将人类文明推向新的高度。随着高超声速飞行器的进一步发展,飞行速度和时间将进一步提高,气动热问题愈加严重,要求飞行器在高焓环境中可以长时间稳定运行。因此,先进的热防护技术是亟需取得突破的研究方向。热防护技术可分为被动式、半被动式及主动式三种类型。其中主动式热防护主要依靠冷却工质带走、隔绝热量来保护结构。相对于被动/半被动热防护,主动式热防护具有冷却能力强、可以承受高密度热流的长时间加热、可以实现闭环温度控制、可重复使用等特点。主动热防护方案主要有对流冷却、气膜冷却、发汗冷却等。
2、发汗冷却与气膜冷却的原理相似,区别在于冷却剂通道的形式不同,发汗冷却的是通过多孔结构进入主流,形成连续的膜保护壁来阻隔或延缓热流的进入,与此同时冷却剂的热沉也可以吸收大量的热并将之带走。
3、然而现有技术中的测试装置的热防护无法有效隔绝热量传递,使得冷却工质的温度在进入多孔材料前受到干扰,从而影响测量精度。
技术实现思路
1、本实用新型所要解决的技术问题是,提供一种用于多孔材料发汗冷却流动及传热特性一体化测试装置,能够有效的实现主动式和被动式热防护,有效热源与储液舱之间的热量传递,避免储液舱内冷却工质的温度在进入多孔材料前受到干扰;使得测试精度更高。
2、本实用新型解决技术问题所采用的解决方案是:
3、一种用于多孔材料发汗冷却流动及传热特性一体化测试装置,包括设置有储液舱的支架、安装在支架上且具有镂空槽的主被动隔热件、用于对多孔材料底部的温度进行测量的温度测试组件、以及用于对储液舱内的压力进行测试的压力测试组件;所述多孔材料安装在镂空槽内;所述主被动隔热件包括内部设置有水流道且具有镂空槽的水冷板、以及安装在水冷板上的隔热板;所述水冷板安装在支架上。
4、在一些可能的实施方式中,在所述隔热板上设置有与镂空槽适配的通腔。
5、在一些可能的实施方式中,为了有效的稳定储液仓内冷却工质流动,避免相变引起的相界面波动问题;在所述储液舱内设置有与水冷板平行设置的均流板;所述均流板将储液舱分隔为上腔和下腔。
6、在一些可能的实施方式中,在所述均流板上设置有多组将上腔和下腔连通的通道。
7、在一些可能的实施方式中,为了有效的实现对于多孔材料底部温分布度的测试,所述温度测试组件包括多组安装在储液舱底部的热电偶,多组所述热电偶的探头分别穿过储液舱且位于多孔材料的底部。
8、在一些可能的实施方式中,为了使得热电偶具有耐高温且防水性能;所述热电偶为k型铠装热电偶。
9、在一些可能的实施方式中,为了有效的实现冷却工质的调控,以及能够对于储液舱内的压力进行实时测试;在所述储液舱的底部设置有与储液舱内连通且用于储液舱内冷却工质输送的管道;所述压力测试组件设置在管道上。
10、在一些可能的实施方式中,为了有效的实现对于储液仓内冷却介质的液位信息进行实时测量;在所述储液舱内还设置有液位测试组件。
11、在一些可能的实施方式中,为了使得多孔材料在安装在主被动隔热件上后与隔热板、支架具有良好的密封性能;所述支架包括设置有腔室且用于对主被动隔热件进行支撑固定的支撑板、用于对支撑板支撑的支腿;所述储液舱与支撑板一体成型且具有与腔室连通的储液室;所述均流板安装在储液室内;所述支撑板与隔热板之间形成环形凹槽。
12、在一些可能的实施方式中,在所述水冷板上设置有多组与水冷板一体成型的定位块,所述定位块位于环形凹槽内且相邻的两组定位块之间形成凹槽。
13、与现有技术相比,本实用新型的有益效果:
14、本实用新型通过水冷板的设置有效的实现了主动热防护,通过隔热板的设置有效的实现了被动防护,进而有效的避免了在测试过程中热源与储液舱之间的热量传递,避免冷却工质的温度在进入多孔材料前受到干扰,影响测试的精度;
15、本实用新型通过设置液位测试组件、压力测试组件有效的实现实时对于冷却介质的液位信息、储液舱内的压力进行测试,结合测量数据,更加精确地控制相变过程,提高了试验过程控制精度及温度测量的全面性;
16、本实用新型通过液位测试组件、压力测试组件、温度测试组件实现非侵入式测量,并配合形成的对于多孔材料的固定结构,能够在不破坏密封性能的情况下进行试验,进一步提高了试验精度。
1.一种用于多孔材料发汗冷却流动及传热特性一体化测试装置,其特征在于,包括设置有储液舱的支架、安装在支架上且具有镂空槽的主被动隔热件、用于对多孔材料底部的温度进行测量的温度测试组件、以及用于对储液舱内的压力进行测试的压力测试组件;所述多孔材料安装在镂空槽内;所述主被动隔热件包括内部设置有水流道且具有镂空槽的水冷板、以及安装在水冷板上的隔热板;所述水冷板安装在支架上。
2.根据权利要求1所述的一种用于多孔材料发汗冷却流动及传热特性一体化测试装置,其特征在于,在所述隔热板上设置有与镂空槽适配的通腔。
3.根据权利要求1所述的一种用于多孔材料发汗冷却流动及传热特性一体化测试装置,其特征在于,在所述储液舱内设置有与水冷板平行设置的均流板;所述均流板将储液舱分隔为上腔和下腔。
4.根据权利要求3所述的一种用于多孔材料发汗冷却流动及传热特性一体化测试装置,其特征在于,在所述均流板上设置有多组将上腔和下腔连通的通道。
5.根据权利要求3所述的一种用于多孔材料发汗冷却流动及传热特性一体化测试装置,其特征在于,所述温度测试组件包括多组安装在储液舱底部的热电偶,多组所述热电偶的探头分别穿过储液舱且位于多孔材料的底部。
6.根据权利要求5所述的一种用于多孔材料发汗冷却流动及传热特性一体化测试装置,其特征在于,所述热电偶为k型铠装热电偶。
7.根据权利要求1所述的一种用于多孔材料发汗冷却流动及传热特性一体化测试装置,其特征在于,在所述储液舱的底部设置有与储液舱内连通且用于储液舱内冷却工质输送的管道;所述压力测试组件设置在管道上。
8.根据权利要求1所述的一种用于多孔材料发汗冷却流动及传热特性一体化测试装置,其特征在于,在所述储液舱内还设置有液位测试组件。
9.根据权利要求3所述的一种用于多孔材料发汗冷却流动及传热特性一体化测试装置,其特征在于,所述支架包括设置有腔室且用于对主被动隔热件进行支撑固定的支撑板、用于对支撑板支撑的支腿;所述储液舱与支撑板一体成型且具有与腔室连通的储液室;所述均流板安装在储液室内;所述支撑板与隔热板之间形成环形凹槽。
10.根据权利要求9所述的一种用于多孔材料发汗冷却流动及传热特性一体化测试装置,其特征在于,在所述水冷板上设置有多组与水冷板一体成型的定位块,所述定位块位于环形凹槽内且相邻的两组定位块之间形成凹槽。