[发明专利]风洞试验装置及其设计方法

权利要求书

1.一种风洞试验装置，其特征在于，所述风洞试验装置包括喷管、试验段、多级压缩区域、扩压段和真空区域，所述风洞试验装置具有多级压缩特征，多级压缩区域表面型线由N+1段线段L₀、L₁、L₂、L₃……、L_n构成，以多级压缩区域产生的斜激波交点相同为原则，采用平面斜激波前后流动参数关系式，根据所需壁面热流，计算每级压缩区域流向长度L₀、L₁、L₂、L₃……、L_n及与L₁、L₂、L₃……、L_n每级压缩区域对应的攻角α₁、α₂、α₃……、α_n，其中L₀是攻角为零的试验段流向长度。

2.一种权利要求1所述风洞试验装置的设计方法，其特征在于，该方法包括以下过程：

第一步，根据试验考核条件初步选定喷管，由喷管几何参数及来流条件用一维定常绝热流动参数基本关系式计算喷管出口气流参数，所述喷管几何参数包括出口面积、出口与吼道面积比，所述来流条件包括总温和总压，所述试验考核条件包括焓值和热流，所述出口气流参数包括压强、温度和马赫数；

第二步，以所需的壁面考核热流值为目标，根据平面斜激波前后流动参数的关系式，以满足试验考核条件为前提，且待考核面斜激波交点相同为原则，进行压缩区域长度、攻角计算，获取压缩区域长度L₀、L₁、L₂、L₃……、L_n与攻角α₁、α₂、α₃……、α_n；

第三步，根据选定的喷管几何尺寸，建立包含多级压缩区域的风洞三维实体模型，进行网格划分，设置边界条件，初始条件，采用计算流体动力学软件进行仿真，得到试验段壁面热流分布与风洞内流场分布，依据数值仿真结果调整每级压缩区域长度与攻角，满足试验考核条件规定的热流，所述喷管几何尺寸包括喉道面积、扩张角和出口面积；

第四步，开展风洞试验调试及验证；

第五步，最终确定每级压缩区域长度与攻角度几何参数，确定考核装置方案。