[实用新型]连续式高速风洞降温系统液氮喷入实验段

说明书

技术领域

本实用新型涉及低温环境下风洞实验段的设计领域，具体是一种用于连续式高速风洞降温系统的液氮喷入实验段。

背景技术

提高风洞实验雷诺数对减小实验误差，获取更加接近真实飞行状态的气动数据具有重要意义。雷诺数由流体密度、温度、速度和模型尺寸决定，在实验段尺寸与流体介质不易改变的情况下，降温可增大流体密度，减小粘性系数。液态氮是一种低沸点的惰性物质，具有蒸发快、化学性质稳定等特点，利用液氮的汽化吸热效应，向风洞内喷洒液氮，带走风洞内的热量，是一种提高实验雷诺数有效途径。喷液氮降温系统是间隙式工作系统，不需要大功率的配电设备和制冷系统，可以大量节省固定设备投资；制冷量大且温度范围宽，液氮喷入压力容易在较宽范围内调节；占用空间较小：液氮喷入系统非常紧凑，液氮槽车等设备可以临时租用；维护成本低，不需要大量的日常维护工作。我国目前在低温连续式高速风洞方面尚属空白，因此，研制适用于连续式高速风洞的喷液氮降温系统对我国风洞技术创新与武器装备研制具有重要意义。

由上述分析可知，连续式高速风洞的结构特殊、运行工况复杂，需要研制一套专用于连续式高速风洞降温系统的液氮喷入实验段，以在保证风洞洞体和轴流压缩机安全的前提下实现液氮的喷入。

发明内容

为了解决常规钢制结构风洞实验段无法适用喷液氮降温系统的技术难题，本实用新型提出一种适用于连续式高速风洞降温系统的液氮喷入实验段，设计与连续式高速风洞匹配的喷液氮实验段及液氮喷孔布置方式，实现风洞内液氮的均匀、可控喷注。

本实用新型的技术方案为：

所述一种连续式高速风洞降温系统液氮喷入实验段，其特征在于：液氮喷入实验段的上游端面连接连续式高速风洞的轴流压缩机段出口，液氮喷入实验段的下游端面连接连续式高速风洞的扩散段入口；液氮喷入实验段上设有液氮喷孔和排气管路接口，用于安装液氮喷嘴和排气管道；液氮喷入实验段底部设有底座，用于支撑和调节水平高度。

进一步的优选方案，所述一种连续式高速风洞降温系统液氮喷入实验段，其特征在于：所述液氮喷入实验段由筒身、4个排气管路接口、16个上游液氮喷嘴接口、16 个下游液氮喷嘴接口、上游法兰、下游法兰、12条纵向加强筋、3条环形加强筋、1 个上游底座和2个下游底座构成。

进一步的优选方案，所述一种连续式高速风洞降温系统液氮喷入实验段，其特征在于：所述筒身为空心锥形圆柱体，筒身上游端面内径为d，下游端面内径为1.22d，筒身长度为2d，壁厚为0.03d；所述上游法兰外径为1.11d，内径为d，厚度为0.07d，沿周向均匀开有60个内径为0.015d的通孔，用于连接风洞轴流压缩机出口；下游法兰外径为1.33d，内径为1.22d，厚度为0.07d，沿周向均匀开有60个内径为0.015d的通孔，用于连接风洞扩散段入口。

进一步的优选方案，所述一种连续式高速风洞降温系统液氮喷入实验段，其特征在于：4个排气管路接口结构相同，与筒身侧壁的排气孔固定连接；排气管路接口安装截面位于距液氮喷入实验段上游端面0.33d位置，4个排气管路接口分别安装于沿逆气流方向观察安装截面的45°、135°、225°、315°位置。

进一步的优选方案，所述一种连续式高速风洞降温系统液氮喷入实验段，其特征在于：排气管路接口包括接口管路、接口法兰和盖板；接口管路长0.08d，外径为0.067d，壁厚为0.005d；接口法兰外径为0.1d，内径为0.09d，厚度为0.011d，沿其周向均匀布置6个直径为0.01d的通孔，用于连接排气管路；盖板外径、厚度与接口法兰相同，用于在不连接排气管路时密封排气管路接口。

进一步的优选方案，所述一种连续式高速风洞降温系统液氮喷入实验段，其特征在于：16个上游液氮喷嘴接口和16个下游液氮喷嘴接口结构相同，与筒身侧壁的液氮喷孔固定连接；上游液氮喷嘴接口安装截面位于距液氮喷入实验段上游端面0.61d 位置，16个上游液氮喷嘴接口分别安装于沿逆气流方向观察安装截面的10°、40°、50°、 80°、100°、130°、140°、170°、190°、220°、230°、260°、280°、310°、320°、350°位置；下游液氮喷嘴接口安装截面位于距液氮喷入实验段上游端面1.44d位置，16个下游液氮喷嘴接口分别安装于沿逆气流方向观察安装截面的10°、40°、50°、80°、100°、130°、 140°、170°、190°、220°、230°、260°、280°、310°、320°、350°位置。