[发明专利]采用逆布雷顿循环控制温度的暂冲式风洞系统和试验方法

权利要求书

1.采用逆布雷顿循环控制温度的暂冲式风洞试验方法，其特征在于，所述的暂冲式风洞试验方法使用的暂冲式风洞系统包括沿气流方向顺序连接的原料气源（1）、原料气纯化装置（2）、压缩机（3）、压缩机冷却器（4）、回热器（5）高温侧、透平膨胀机（6）、风洞洞体（7）内的换热装置，回热器（5）的低温侧，回热器（5）的低温侧出口直通大气环境或者连接原料气源（1）；风洞洞体（7）外还安装有洞体气源（8），洞体气源（8）沿风洞洞体（7）气流方向向风洞洞体（7）内供气；保温层（9）覆盖在风洞系统中气流温度低于或高于环境温度的设备、管道和阀门上；

换热装置为换热器（10）或者气流输入/排出装置（11）中的一种；选择换热器（10）时，透平膨胀机（6）使用的气体与风洞洞体（7）的气体相同或者不同；选择气流输入/排出装置（11）时，透平膨胀机（6）使用的气体与风洞洞体（7）的气体相同；

所述的透平膨胀机（6）的出口气流热力状态为单相过热流体或者气液两相流体；

所述的换热器（10）设置在风洞洞体（7）内的任意部段处；

所述的压缩机（3）、回热器（5）、透平膨胀机（6）、风洞洞体（7）组成逆布雷顿循环，压缩机（3）对原料气或原料气的循环气进行增压、回热器（5）为压缩气流与回流气流的换热部件、透平膨胀机（6）提供降温冷量、风洞洞体（7）为用冷设备，对试验段的试验气流进行温度控制和调节；

所述的暂冲式风洞试验方法，包括以下步骤：

a.气体纯化；原料气源（1）中的原料气进入原料气纯化装置（2），原料气中的纯净气体工质被保留，烷烃类、二氧化碳、水分及杂质被除去，得到气体Ⅰ；

b.气体压缩冷却；气体Ⅰ经过压缩机（3）压缩，压力和温度升高，再经压缩机冷却器（4）冷却，降温至环境温度，得到气体Ⅱ；

c.气体膨胀；气体Ⅱ首先经过回热器（5）的高温侧，在回热器（5）内将温度继续降低，得到气体Ⅲ，气体Ⅲ进入透平膨胀机（6）进行等熵膨胀降温，在透平膨胀机（6）中，根据风洞试验要求，气体Ⅲ进行过热的单相膨胀或两相膨胀，得到气体Ⅳ；

d.风洞吹风；气体Ⅳ进入风洞洞体（7），与风洞洞体（7）内的换热装置换热后进入试验段，提供满足风洞试验雷诺数、马赫数要求的吹风气流，进行风洞试验，出口气流为气体Ⅴ；

e.余气处理；气体Ⅴ进入回热器（5）的低温侧，在回热器（5）内与气体Ⅱ进行换热，复温后得到气体Ⅵ，气体Ⅵ从回热器（5）低温侧出口直接排放到大气环境或进入原料气纯化装置（2）进行再循环。

2.根据权利要求1所述的采用逆布雷顿循环控制温度的暂冲式风洞试验方法，其特征在于，所述的压缩机（3）为一级或多级压缩机（3），压缩机冷却器（4）为与压缩机（3）配套的一级或多级压缩机冷却器（4）。

3.根据权利要求1所述的采用逆布雷顿循环控制温度的暂冲式风洞试验方法，其特征在于，所述的回热器（5）为一级或多级回热器（5）。

4.根据权利要求1所述的采用逆布雷顿循环控制温度的暂冲式风洞试验方法，其特征在于，所述的透平膨胀机（6）为一级或多级透平膨胀机（6）。

5.根据权利要求1所述的采用逆布雷顿循环控制温度的暂冲式风洞试验方法，其特征在于，所述的风洞洞体（7）中的风洞试验段为直通段或者型面结构段。

6.根据权利要求1所述的采用逆布雷顿循环控制温度的暂冲式风洞试验方法，其特征在于，所述的气流输入/排出装置（11）的输入口和排出口设置在风洞洞体（7）的同一部段处，或者分开设置在风洞洞体（7）的两个不同部段处。