[发明专利]低温风洞系统

说明书

本发明涉及一种低温风洞系统。该系统包括：制冷装置，该制冷装置构造成生成低温气体；输气管道，输气管道具有试验区段；雾化喷淋装置；以及气流驱动装置，气流驱动装置构造成利用制冷装置生成的低温气体驱动输气管道内的空气行进至试验区段；其中，气流驱动装置为引射器，所述制冷装置通过空气循环制冷产生低温气体作为引射器的主流被送入所述引射器，并驱动输气管道内空气沿所述输气管道行进至所述试验区段，并与输气管道内空气混合，降低试验区段温度。采用根据本发明的低温风洞系统可以有效避免冰冻对风洞系统中气流驱动装置的不利影响，有效保证风洞系统的工作稳定性。

技术领域

本发明涉及一种用于冰风洞或低温风洞之类的低温环境室的模拟试验技术领域，更具体地，本发明涉及一种低温风洞系统。

背景技术

飞机结冰是导致飞机事故的主要气象因素，因此各国飞行适航条例(包括我国CCAR25部和美国FAR25部)中均将飞机结冰作为重要的适航条例。从科学研究角度看，飞机结冰是在强对流环境下的结晶过程，是飞机空气动力学和凝聚态物理学的交叉点，因此世界各国均对飞机结冰的机理和影响开展了广泛的研究，其中利用结冰风洞在地面研究飞机结冰问题是广泛采用的研究手段和适航验证手段。

世界目前建成在用的结冰风洞有约30座，在这些风洞中，为了达到模拟结冰环境的目的，都加装了气流冷却系统和喷雾系统—冷却系统用于降低气流温度，喷雾系统用于模拟云层中的水汽环境。飞机或飞机部件模型在结冰风洞内进行模拟试验是防(除)冰的重要措施之一，结冰风洞的流场品质至关重要。

目前结冰风洞加装的冷却系统均由压缩机和热交换器两大部分构成，热交换器位于风洞内部。气流温度用换热器冷却的方式获得，水雾环境用大量雾化喷嘴喷出水雾形成。在这种方式下，由于换热器表面温度大幅低于冰点，换热器表会结霜结冰，影响换热效率和气流温度控制。同时冰风洞洞体部件也会因为风洞中的液态水结冰，会对风洞流动特性产生很大影响，增加阻力，影响气流型面，进而影响流场品质，甚至洞体的温度、压力、流速等难以保持平衡，无法控制，造成风洞被迫关车，所以，防冰是结冰风洞系统设计必须考虑的问题之一。

发明内容

针对当前低温风洞系统或结冰风洞系统存在的问题，本发明提供了这样一种低温风洞系统，其包括：制冷装置，所述制冷装置构造成生成低温气体，该制冷装置位于输气管道之外；输气管道，所述输气管道具有试验区段；雾化喷淋装置；以及气流驱动装置，所述气流驱动装置构造成利用所述制冷装置生成的低温气体，驱动输气管道内空气沿所述输气管道行进至所述试验区段，并与输气管道内空气混合，降低试验区段温度；其中气流驱动装置为引射器，所述制冷装置通过空气循环制冷产生低温气体作为引射器的主流被送入所述引射器，并由所述引射器驱动输气管道内空气流动。

根据本发明的另一个方面，气流驱动装置为环形引射器，所述环形引射器具有布置在所述输气管道内的环形引射喷嘴，由所述制冷装置产生的低温气体被引入所述环形引射器以作为所述环形引射器的主流气体，所述主流气体驱动位于所述输气管道内的被引射气流。所述制冷装置产生的低温气体压力，比所述输气管道内空气压力高。

根据本发明的另一个方面，制冷装置包括压气机和膨胀涡轮。

根据本发明的另一个方面，所述输气管道上设有排气部，所述输气管道中的气体受控地从排气部排出。

较佳地，排气部与制冷装置流体连通，以使从排气部排出的气体回流到所述制冷装置以便再次冷却，并且所述排气部设置在所述试验区段和所述试验区段之间的输气管道上。

根据本发明的另一个方面，所述环形引射器的环形引射喷嘴与输气管道的横截面基本同心地布置在所述输气管道中。

根据本发明的再一个方面，输气管道构成环形，以使所述低温气体中的至少一部分在所述输气管道中循环流动，所述输气管道内的被引射气流穿过所述环形引射喷嘴围绕的中空空间流过所述环形引射器。