[发明专利]一种提高管风洞试验雷诺数的喉道结构

说明书

本发明涉及一种提高管风洞试验雷诺数的喉道结构，上游段，过渡段和下游段自左至右构成所述喉道结构，上游段，过渡段和下游段之间由法兰固定，所述喉道结构放置于风洞试验的管风洞驱动段和实验段之间，上游段的喉道结构为亚声速膨胀段的锥形结构形式，过渡段中部含多喉道并联喷管结构，下游段中部为收缩的下游喷管，右端为超声速膨胀段。本发明的喉道结构，仅需对管风洞做局部改造，靠气动原理来满足要求，结构简单、可靠，通过在过渡段中增加整流装置，还能够进一步缩短风洞启动时间以及提高试验段流场品质。

技术领域

本发明涉及到管风洞设备领域，具体而言，涉及一种提高管风洞试验雷诺数的喉道结构。

背景技术

管风洞是高Ma数脉冲型地面试验设备的一种，洞体由一根长的等直径管子，一端密封、另一端装有膜片或快速阀，下游接喷管、试验段和真空罐组成。管风洞的有效试验时间取决于管体的长度和内径，当膜片破裂或阀门开启后，等直段中的高压气体将向喷管下游的真空球膨胀，产生一束膨胀波，在膨胀波之后会有一段均匀气流，可供模型试验及测量用。

由于管风洞建设及使用成本较低、参数调节方便、流场品质高等优点，已经在亚声速、跨声速领域得到了应用，近年来在超声速及高超声速领域也得到了发展，体现出了在宽速域范围内的应用潜力。

在风洞驱动段管径确定的情况下，考虑风洞流量对驱动管内流速的影响，喷管出口尺寸随运行Ma数增加而减小，但是允许的模型堵塞比随运行Ma数增加却成相反的变化趋势。因此在低Ma数运行条件下，由于运行总压相对较低、模型尺寸小，使得试验雷诺数较小。试验雷诺数反应了粘性影响的程度，对试验模型的气动力/热特性有较大的影响，因此试验雷诺数范围是衡量风洞性能的一项重要指标。

目前提高风洞试验雷诺数主要有以下几种措施：一种最常用的手段是增加运行总压，从而在相同运行Ma数下，试验段压力升高、密度增加；另一种是增大稳定段的结构尺寸，提高试验段有效试验区面积，使得允许的模型尺寸加大。对管风洞而言，提升驱动段压力对管体承压设计提出了更高的要求，使得管壁厚度及结构重量进一步增加，增大驱动段管径会带来洞体尺寸的增加。因此如何在不改变驱动段结构尺寸条件下，提升低运行Ma数下的试验雷诺数成为研究重点。

发明内容

本发明提出一种提高管风洞试验雷诺数的喉道结构，以解决现有技术在宽Ma数管风洞设计中难以兼顾低Ma数运行时试验雷诺数较低的问题。

考虑到现有技术的上述问题，根据本发明公开的一个方面，本发明采用以下技术方案：

一种提高管风洞试验雷诺数的喉道结构，为一种双膨胀-多喉道结构，包括上游段，过渡段和下游段，其中上游段，过渡段和下游段自左至右构成所述喉道结构，上游段，过渡段和下游段之间由法兰固定，所述喉道结构放置于风洞试验的管风洞驱动段和实验段之间，上游段左端与管风洞驱动段固定连接，连接处设有膜片，下游段的右端与实验段固定连接，上游段的喉道结构为亚声速膨胀段的锥形结构形式，左端喉道截面积小，右端喉道截面积大，过渡段中部含多喉道并联喷管结构，所述多喉道并联喷管结构具有多个并联的锥形喷管，用于在多喉道并联喷管结构入口产生声速线，下游段中部为收缩的下游喷管，右端为超声速膨胀段，所述超声速膨胀段也是一种锥形结构形式，左端喉道连接下游喷管，截面积小，右端喉道连接实验段，截面积大，锥形壁面为曲面。

其特征在于，所述喉道结构的工作介质是空气，或除空气外的其他气态介质。

其特征在于，所述喉道结构的流道截面形状为矩形或圆形。

其特征在于，所述多喉道并联喷管结构内部设有整流装置，用于整合流体，提高流场品质，所述整流装置为阻尼网或蜂窝器。

其特征在于，过渡段内多喉道并联喷管结构为整个内流通道的限流结构，下游喷管的截面积应大于多喉道并联喷管结构入口截面积之和，同时还应小于下游喷管允许的极限取用面积，该面积是满足所述喉道结构正常工作的最小面积。

有益效果：