申请/专利权人：中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所

申请日：2024-04-28

公开（公告）日：2024-06-21

公开（公告）号：CN118090126B

主分类号：G01M9/04

分类号：G01M9/04

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.21#授权;2024.06.14#实质审查的生效;2024.05.28#公开

摘要：本发明属于高温燃烧风洞试验技术领域，公开了一种用于高温风洞燃烧加热器的掺混降温装置及其设计方法。掺混降温装置包括减压喉道段、混气段和扩张段；设计方法将燃气气流通过减压喉道减压并在减压喉道处形成壅塞流动，经过减压喉道后发展至超音速时与高压冷空气进行混合、降温。高压冷空气通过掺混冷气输送管路进入一级冷气管道，在集气环形腔中分流，10%以下的高压冷空气通过冷却环缝供气孔依次进入冷却环缝、混气段，沿混气段内壁形成冷却气膜，余下90%以上的高压冷空气通过二级冷气管道进入混气段与燃气气流混合，再沿混气段壁面、一次扩张段壁面和二次扩张段壁面进入直管稳定段，满足模拟不同马赫数目标来流的冷气流量要求，经济性高。

主权项：1.一种用于高温风洞燃烧加热器的掺混降温装置，使用的高温燃烧风洞包括从前至后顺序连接的风洞燃烧室（101）、减压喉道段（102）、混气段（103）、扩张段（104）、直管稳定段（105）和风洞主喷管（106），其特征在于，所述的掺混降温装置位于风洞燃烧室（101）和直管稳定段（105）之间，包括减压喉道段（102）、混气段（103）和扩张段（104）；减压喉道段（102）为双层结构，内层为减压喉道段内壁（202），外层为减压喉道段外壁（203），减压喉道段外壁（203）内设置减压喉道冷却水流道（201）；减压喉道段（102）的前端与风洞燃烧室（101）出口相连，燃气气流通过减压喉道段（102）减压并在减压喉道段（102）处形成壅塞流动；混气段（103）为混气段壁面（209）单层结构，混气段壁面（209）的内壁与减压喉道段内壁（202）平滑过渡；混气段壁面（209）的入口与减压喉道段（102）出口衔接，接触端面设置有圆形凹槽，圆形凹槽形成冷气环缝（204）；以高温燃烧风洞的中心轴线为中心线，混气段壁面（209）内设置有集气环形腔（208），集气环形腔（208）与冷气环缝（204）之间通过沿周向均匀分布的冷却环缝供气孔（205）连通；在集气环形腔（208）的外侧，沿燃气气流的流动方向，从前至后开有若干个一级冷气管道（207），各一级冷气管道（207）的中心轴线垂直于高温燃烧风洞的中心轴线，一级冷气管道（207）外接掺混冷气输送管路；在集气环形腔（208）的内侧，沿燃气气流的流动方向，从前至后开有若干组二级冷气通道，每组二级冷气通道包括沿周向均匀分布的若干个二级冷气管道（206），各二级冷气管道（206）的中心轴线垂直于高温燃烧风洞的中心轴线，相邻两组二级冷气通道中的二级冷气管道（206）交错排列；扩张段（104）为单层结构，从前至后依次为一次扩张段壁面（210）和二次扩张段壁面（211），一次扩张段壁面（210）的内壁与混气段壁面（209）的内壁平滑过渡，两者扩张角相同，定义一次扩张段壁面（210）的扩张角为一次扩张角；二次扩张段壁面（211）的内壁与一次扩张段壁面（210）的内壁平滑过渡，定义二次扩张段壁面（211）的扩张角为二次扩张角，二次扩张角大于一次扩张角；二次扩张段壁面（211）的后端与直管稳定段（105）入口的直管稳定段壁面（212）相连；高压冷气源的高压冷空气通过掺混冷气输送管路进入一级冷气管道（207），在集气环形腔（208）中分流，10%以下的高压冷空气通过冷却环缝供气孔（205）进入冷却环缝（204），再进入混气段（103），沿混气段（103）内壁形成冷却气膜，余下90%以上的高压冷空气通过二级冷气管道（206）进入混气段（103）与燃气气流混合，降温后的混合气流依次沿混气段壁面（209）、一次扩张段壁面（210）和二次扩张段壁面（211）进入直管稳定段（105）；高压冷气源的压力范围为3MPa~7MPa。

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