一种直流风洞装置及其工作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种直流风洞装置，具体涉及的是一种直流风洞装置及其工作方法。
【背景技术】
[0002]目前直流式风洞普遍采用现有的方法是使用高速风扇、大型风机，启动风洞工作时电能消耗巨大，从几十千瓦到几万千瓦不等，且很难达到超音速，对电能供应要求较高，一个不稳定的大型负载对电网压力大；还有一种是采用爆炸产生气流，但爆炸时间比较短，时间大概在0.1至2秒之间，所需要的设备要求也比较高；第三种是利用高压气瓶先储存大量的气体，产生短时间脉冲高速气流，但无法满足现有要求。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题是提供一种直接产生风洞所需的试验气流，减少对电能的消耗、简化系统、降低能耗，改善性能、提高效率的直流风洞装置及其工作方法。
[0004]为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案:一种直流风洞装置，包括液态空气储罐，及和液态空气储罐连接的低温栗，及和低温栗连接的液态空气管路，及和液态空气管路连接的液态空气雾化喷头，及设置在液态空气雾化喷头一侧的水雾化喷头，及与水雾化喷头连接的水管路，及和水管路连接的液体栗，及和液体栗连接的水储罐，及固定在液态空气雾化喷头和水雾化喷头一端的混合稳定段，及与液态空气雾化喷头和水雾化喷头另一端连接的试验段，及设置在试验段内的试验模型，及设置在混合稳定段一侧的喷气发动机。
[0005]进一步地，所述喷气发动机为涡轮发动机、涡扇发动机、脉喷发动机、风扇发动机、火箭发动机。
[0006]进一步地，所述液态空气雾化喷头和水雾化喷头相对设置。
[0007]进一步地，所述混合稳定段和试验段相互连接。
[0008]本发明要解决的另一技术问题是提供一种操作方便，效率高的直流风洞装置的工作方法，其步骤如下
1)、首先液态空气储罐1内-200°C的液态空气，通过管路输送到低温栗内；2)、低温栗增压以后通过液态空气管路输送到液态空气雾化喷头，可以具备一定的压力值来调整液态空气雾化喷头的压力；3)、液态空气雾化喷头以微小的液滴喷入到混合稳定段，喷气发动机工作时会产生从低速到高速强大的尾焰气流为风洞提供气源，速度为0米到500米甚至更高，温度从300°C到2500°C甚至更高，如果是火箭发动机，温度可以为3500°C，速度最高为每秒1000米；4)、液态空气雾化喷头喷出的气雾和喷气发动机高温气焰所混合，液态空气吸收气流的热量迅速气化，形成混合气流，混合气流的温度将大幅度下降；5)、而水储罐通过管道进入到液体栗内，再由液体栗增压经过水管路进入到水雾化喷头，以实验所需不同流量雾化、喷出，混合到气流中；6)、水雾化喷头喷出的水雾也与喷气发动机高温气流、液态空气混合，形成混合气流，水雾根据混合后结果温度不同，可能最终在气流中形成固态、液态、汽态、气态等不同状态，就可以充分模拟雪、雨、雾等各种环境试验要求；7)、同时由于液态空气汽化、气化膨胀，气体流动更加猛烈，不会造成气流速度的降低，在混合稳定段充分的混合膨胀后，形成一个稳定的混合气流，满足试验段对试验模型的吹风需求，在气流混合时都会出现不同温度，升高一千米空气温度下降6°C，气体的密度也会随之下降。
[0009]本发明的直流风洞装置的有益效果:
1、使得现有的风洞结构大幅度简化，原有的冷却、升温系统不需要；
2、采用燃料燃烧释放的能量作为动力，方便灵活，且燃料燃烧的热量全部利用，效率尚;
3、通过调整喷气发动机工作于不同状态，如怠速、低速、全速等模式下，风洞风速可以从低速到高速、超音速变化，取决于喷气发动机性能，连续可调；
4、通过喷入水雾，可以模拟不同雨、雪、雾等不同湿度含量下试验条件进行风洞试验；
5、调整液态空气的喷入量，可以调整工作气流的最终温度，模拟从-100°C直至喷气发动机尾焰温度的各种温度气流进行试验。
【附图说明】
[0010]
图1为本发明一种直流风洞装置的结构示意图；
图2为本发明一种直流风洞装置中喷气发动机的示意图。
【具体实施方式】
[0011]
本实施例中，参照图1至图2所示，一种直流风洞装置，包括液态空气储罐1，及和液态空气储罐1连接的低温栗2，及和低温栗2连接的液态空气管路8，及和液态空气管路8连接的液态空气雾化喷头5，及设置在液态空气雾化喷头5 —侧的水雾化喷头10，及与水雾化喷头10连接的水管路9，及和水管路9连接的液体栗11，及和液体栗11连接的水储罐12，及固定在液态空气雾化喷头5和水雾化喷头10 —端的混合稳定段4，及与液态空气雾化喷头5和水雾化喷头10另一端连接的试验段6，及设置在试验段6内的试验模型7，及设置在混合稳定段4 一侧的喷气发动机3。
[0012]所述喷气发动机3为涡轮发动机、涡扇发动机、脉喷发动机、风扇发动机、火箭发动机。
[0013]所述液态空气雾化喷头5和水雾化喷头10相对设置；所述混合稳定段4和试验段6相互连接。
[0014]在使用时，包括以下步骤:
1)、首先液态空气储罐1内_200°C的液态空气，通过管路输送到低温栗2内；
2)、低温栗2增压以后通过液态空气管路8输送到液态空气雾化喷头5，可以具备一定的压力值来调整液态空气雾化喷头5的压力；
3)、液态空气雾化喷头5以微小的液滴喷入到混合稳定段4，喷气发动机3工作时会产生从低速到高速强大的尾焰气流为风洞提供气源，速度为0米到500米甚至更高，温度从300°C到2500°C甚至更高，如果是火箭发动机，温度可以为3500°C，速度最高为每秒1000米； 4)、液态空气雾化喷头5喷出的气雾和喷气发动机3高温气焰所混合，液态空气吸收气流的热量迅速气化，形成混合气流，混合气流的温度将大幅度下降；
5)、而水储罐12通过管道进入到液体栗11内，再由液体栗11增压经过水管路9进入到水雾化喷头10，以实验所需不同流量雾化、喷出，混合到气流中；
6)、水雾化喷头10喷出的水雾也与喷气发动机3高温气流、液态空气混合，形成混合气流，水雾根据混合后结果温度不同，可能最终在气流中形成固态、液态、汽态、气态等不同状态，就可以充分模拟雪、雨、雾等各种环境试验要求；
7)、同时由于液态空气汽化、气化膨胀，使得气体的总量增加，气体流动更加猛烈，不会造成气流速度的降低，在混合稳定段4充分的混合膨胀后，形成一个稳定的混合气流，满足试验段6对试验模型7的吹风需求，在气流混合时都会出现不同温度。
[0015]本发明采用上述的直流风洞装置，其非常简化，原有的冷却、升温系统不需要；而且燃料燃烧的热量全部利用，效率高；此外，风洞性能从低速到高速、超音速，取决于喷气发动机性能，连续可调；并能模拟不同雨雪、湿度含量下风洞。
[0016]上述实施例，只是本发明的一个实例，并不是用来限制本发明的实施与权利范围，凡与本发明权利要求所述内容相同或等同的技术方案，均应包括在本发明保护范围内。
【主权项】
1.一种直流风洞装置，包括液态空气储罐，及和液态空气储罐连接的低温栗，及和低温栗连接的液态空气管路，及和液态空气管路连接的液态空气雾化喷头，及设置在液态空气雾化喷头一侧的水雾化喷头，及与水雾化喷头连接的水管路，及和水管路连接的液体栗，及和液体栗连接的水储罐，及固定在液态空气雾化喷头和水雾化喷头一端的混合稳定段，及与液态空气雾化喷头和水雾化喷头另一端连接的试验段，及设置在试验段内的试验模型，及设置在混合稳定段一侧的喷气发动机。2.如权利要求1所述的一种直流风洞装置，其特征在于:所述喷气发动机为涡轮发动机、涡扇发动机、脉喷发动机、风扇发动机、火箭发动机。3.如权利要求1所述的一种直流风洞装置，其特征在于:所述液态空气雾化喷头和水雾化喷头相对设置。4.如权利要求1所述的一种直流风洞装置，其特征在于:所述混合稳定段和试验段相互连接。5.一种如权利要求1所述的直流风洞装置的工作方法，其特征在于，包括以下步骤: 1)、首先液态空气储罐内-200°C的液态空气，通过管路输送到低温栗内； 2)、低温栗增压以后通过液态空气管路输送到液态空气雾化喷头，可以具备一定的压力值来调整液态空气雾化喷头的压力； 3)、液态空气雾化喷头以微小的液滴喷入到混合稳定段，喷气发动机工作时会产生从低速到高速强大的尾焰气流为风洞提供气源，速度为0米到500米，温度从30(TC到2500。。； 4)、液态空气雾化喷头喷出的气雾和喷气发动机高温气焰所混合，液态空气吸收气流的热量迅速气化，形成混合气流，混合气流的温度将大幅度下降； 5)、而水储罐通过管道进入到液体栗内，再由液体栗增压经过水管路进入到水雾化喷头，以实验所需不同流量雾化、喷出，混合到气流中； 6)、水雾化喷头喷出的水雾也与喷气发动机高温气流、液态空气混合，形成混合气流，水雾根据混合后结果温度不同，最终在气流中形成固态、液态、汽态、气态的不同状态，就可以充分模拟各种环境试验要求； 7)、同时由于液态空气汽化、气化膨胀，使得气体的总量增加，在混合稳定段充分的混合膨胀后，形成一个稳定的混合气流，满足试验段对试验模型的吹风需求。
【专利摘要】本发明公开了一种直流风洞装置及其工作方法，包括液态空气储罐、低温泵、液态空气管路、液态空气雾化喷头、水雾化喷头、水管路、液体泵、水储罐、混合稳定段、试验段、试验模型、喷气发动机；采用喷气发动机技术，直接产生高温高速气流，混合液态空气，液态空气吸热、气化，根据发动机喷气温度不同、混合液态空气量的变化，可以实现从-140℃~+500℃、速度从0米/秒~500米/秒的试验所需温度、速度的气流，满足工作需求。
【IPC分类】G01M9/02
【公开号】CN105387990
【申请号】CN201510803597
【发明人】苟仲武
【申请人】苟仲武
【公开日】2016年3月9日
【申请日】2015年11月20日