[发明专利]面向重型燃机燃烧室衬套冲击冷却的高热流量换热试验装置

权利要求书

1.面向重型燃机燃烧室衬套冲击冷却的高热流量换热试验装置，包括入口稳流段(1)，其特征在于：入口稳流段(1)下方设置射流孔板(3)，入口稳流段(1)和中间腔体(8)上部连接，通过射流孔板(3)使入口稳流段(1)和中间腔体(8)内腔相通，中间腔体(8)底部连接固定底板(10)，中间腔体(8)内部设置靶面(4)，靶面(4)下方设置有保温板(5)，中间腔体(8)侧面连接出口稳流段(14)；

所述的靶面(4)为不锈钢金属薄片，表面连接有米字型排布的第三热电偶(19)，第三热电偶(19)信号输出与数据采集中心(22)的连接，靶面(4)底部设置有黄铜导热柱(6)，黄铜导热柱(6)连接大功率短路加热器(21)实现靶面(4)加热，米字型排布的第三热电偶(19)用来测量靶面(4)温度；

所述的射流孔板(3)的位置由入口稳定段(1)和中间腔体(8)的凸缘固定，射流孔板(3)上设置有不同排布的阵列通孔，试验通过更换射流孔板(3)实现不同排布的阵列冲击靶面试验；

所述的保温板(5)设置在中间腔体(8)内侧，通过射流孔板(3)和固定底板(10)固定；

所述的保温板(5)底部设置导热柱通孔(5-1)和米字型通孔(5-2)，靶面(4)上连接的黄铜导热柱(6)通过保温板(5)的导热柱通孔(5-1)伸出，再连接大功率短路加热器(21)，米字型通孔(5-2)便于第三热电偶(19)的安装布置；

所述的保温板(5)的内部腔室(5-3)安装靶面(4)，保温板(5)采用耐高温的绝缘材料云母。

2.根据权利要求1所述的面向重型燃机燃烧室衬套冲击冷却的高热流量换热试验装置，其特征在于：所述的入口稳流段(1)内部设置有蜂窝整流装置(2)，蜂窝整流装置(2)由纵横交叉的金属薄片构成，促使冷却空气形成均匀流动。

3.根据权利要求1所述的面向重型燃机燃烧室衬套冲击冷却的高热流量换热试验装置，其特征在于：所述的入口稳定段(1)和出口稳定段(14)侧面均设置有引压孔。

4.根据权利要求1所述的面向重型燃机燃烧室衬套冲击冷却的高热流量换热试验装置，其特征在于：所述的入口稳流段(1)与中间腔体(8)采用第一石棉耐高温密封垫(7)和耐高温密封胶进行密封；中间腔体(8)与固定底板(10)采用第二石棉耐高温密封垫(9)和耐高温密封胶进行密封；中间腔体(8)与出口稳流段(14)采用石棉耐高温密封垫和耐高温密封胶进行密封。

5.根据权利要求1所述的面向重型燃机燃烧室衬套冲击冷却的高热流量换热试验装置，其特征在于：所述的靶面(4)形状包括平面、圆弧面及具有复杂粗糙单元的粗糙靶面。

6.基于权利要求1所述试验装置的冲击冷却换热效果的试验方法，包括以下步骤：

步骤一、在入口稳定段(1)侧面设置第一测压管(16)与第一热电偶(15)；在出口稳定段(14)侧面设置第二测压管(18)与第二热电偶(17)；在入口稳定段(1)的蜂窝整流装置(2)后设置热线风速仪(20)的测速探针；在试验装置上方安装红外热像仪(23)；黄铜导热柱(6)连接大功率短路加热器(21)；靶面(4)设置第三热电偶(19)，热电偶、测压管所得数据均输入到数据采集中心(22)；

步骤二、冷却空气进入入口稳定段(1)，经过蜂窝整流装置(2)稳流后通过射流孔板(3)形成阵列射流冲击下部加热的靶面(4)，流经由中间腔体(8)、射流孔板(3)、靶面(4)形成的射流空间后，通过出口稳定段(14)流出；

步骤三、热线风速仪(20)的测速探针测量入口稳流段(1)稳流后气流的脉动速度；设置在入口稳流段(1)的第一测压管(16)和第一热电偶(15)分别测量入口气流的静压和温度，设置在出口稳流段(14)的第二测压管(18)和第二热电偶(17)分别测量出口气流的静压和温度，设置在靶面(4)的第三热电偶(19)测量靶面(4)温度，同时采用红外热像仪(23)测量靶面(4)温度场，第三热电偶(19)与红外热像仪(23)点场结合的方式能获得更高精度的温度测试数据，通过调节大功率短路加热器(21)电流电压大小控制靶面(4)热流密度。