[发明专利]一种低温流场观测实验观察视窗玻璃的智能防凝露结构

说明书

本发明公开了一种低温流场观测实验观察视窗玻璃的智能防凝露结构，包括实验段、观察视窗、罩体、相机与氮气源，所述观察视窗固定设在所述实验段上；所述罩体固定设在所述实验段上且覆盖所述观察视窗，所述罩体与所述实验段的外壁之间围成观察腔，所述相机固定设在所述罩体上，所述相机的镜头位于所述观察腔内且朝向所述观察视窗；所述罩体上设有能够连通所述观察腔与外部环境的进气结构与出气结构，且所述进气结构通过管路与所述氮气源相连。该结构采用在玻璃视窗上加装氮气源，并持续稳定向观察腔输入氮气以隔绝空气的方式，进而解决玻璃观察窗凝露难题，而且结构简单，实施有效，适用于多种流场观测情况，并且操作方便易于实现。

技术领域

本发明涉及飞行器推进系统技术领域，具体是一种低温流场观测实验观察视窗玻璃的智能防凝露结构。

背景技术

在高超声速飞行器推进系统研究领域，随着对流动问题的深入研究，越来越多的学者认识到飞行器表面温度对流动问题的影响至关重要。如极端温度条件下的激波/边界层干扰等复杂流场问题，激波/边界层干扰给传热问题带来的新的挑战，以及预冷进气道表面对流换热时的结冰结霜问题等，这些都是制约高超声速推进技术发展的关键难题。为此，国内外学者进行大量的地面高速流场观测实验以期待突破表面温度对飞行器技术发展的制约，为飞行器的推进系统的发展带来新的机遇。

在进行低温流场观测实验时，为了保持流场品质不受干扰，通常都是在风洞中开展实验，并通过侧面的光学玻璃观察窗对流场及低温表面的实验对象进行观测和拍摄测量。此时，低温表面一般置于风洞底部，并与侧面玻璃观察窗接触，低温表面通过热传导使得玻璃表面温度降低。当玻璃观察窗的表面温度低于空气中水蒸气的露点温度以后便会出现凝露现象。由于观察玻璃流场侧为高温或高速气流不会出现凝露现象，而在另一侧，玻璃观察窗暴露在静止空气中，空气中的水蒸气将在冷玻璃表面上形成凝露，从而影响对流场的观测与拍摄。

为了解决玻璃表面的凝露现象，有研究者提出一种用于冰箱中的冷藏透视窗防凝露结构(专利号：CN205316785U)，通过在冷藏门胆后盖和冷藏门玻璃之间安装防凝露电加热丝，并填充保温材料，有效解决冰箱中的冷藏透视窗凝露问题。现有的这种玻璃防凝露方法需要加装电热丝，玻璃生产成本高，结构复杂。同时，实验中高速来流的冲击对观察窗的玻璃性能和强度有一定的要求，采用加装电热丝等方法会削弱玻璃强度，造成安全隐患。因此现有的玻璃防凝露方法不适用于解决飞行器推进领域低温流场观测实验中的玻璃凝露的难题。

发明内容

针对上述现有技术中的不足，本发明提供一种低温流场观测实验观察视窗玻璃的智能防凝露结构，采用在玻璃视窗上加装氮气源，并持续稳定向观察腔输入氮气以隔绝空气的方式，进而解决玻璃观察窗凝露难题，而且结构简单，实施有效，适用于多种流场观测情况，并且操作方便易于实现。

为实现上述目的，本发明提供一种低温流场观测实验观察视窗玻璃的智能防凝露结构，包括实验段、观察视窗、罩体、相机与氮气源，所述观察视窗固定设在所述实验段上；

所述罩体固定设在所述实验段上且覆盖所述观察视窗，所述罩体与所述实验段的外壁之间围成观察腔，所述相机固定设在所述罩体上，所述相机的镜头位于所述观察腔内且朝向所述观察视窗；

所述罩体上设有能够连通所述观察腔与外部环境的进气结构与出气结构，且所述进气结构通过管路与所述氮气源相连。

在其中一个实施例中，所述出气结构为设在所述罩体底部的第一通孔。

在其中一个实施例中，所述进气结构为设在所述罩体侧部的第二通孔，且所述第二通孔通过所述管路与所述氮气源相连通。

在其中一个实施例中，所述进气结构包括两个对称设在所述罩体两侧的第二通孔；

所述管路的一端与所述氮气源相连，另一端经过两个所述第二通孔穿过所述罩体，且所述管路的部分管体位于所述观察腔内；

所述管路位于所述观察腔内的部分管体上沿长度方向间隔设有若干第三通孔。