[实用新型]一种低扰动宽马赫数风洞层流双喷管

说明书

本实用新型涉及到高马赫数试验设备，涉及一种低扰动宽马赫数风洞层流双喷管，包括上游高马赫数喷管、高速整流段和下游带边界层抽吸的低马赫数喷管。其中，高速整流段含消音隔板、吸声段、蜂窝器和阻尼网等装置。宽马赫数运行时，上游喷管和高速整流段共用，通过更换下游喷管实现运行马赫数与喷管尺寸的匹配。所述结构存在三个收缩喉道位置(声速截面)，上游喷管喉道为限流截面，下游喷管的喉道面积至少要大于上游喷管，同时该面积比决定了总的流动损失。本实用新型的技术方案仅需对风洞的喷管做局部改造，可用于常规下吹式、引射式或吹‑引式风洞，也可用于脉冲式风洞，且由于上游高马赫数喷管固定，可采用统一的稳定段或管体尺寸，结构简单、便于操作。

技术领域

本发明涉及到高马赫数试验设备，涉及一种低扰动宽马赫数风洞层流双喷管。

背景技术

常规高马赫数风洞中试验段来流压力脉动可达5％，通常比实际飞行环境高出一到两个数量级，对模型气动力/热测量均有显著影响，特别是壁面边界层流动状态。已有试验结果与飞行数据的对比分析表明，试验段背景扰动对转捩雷诺数影响较大，且不同风洞由于扰动水平存在差异，试验结果不一致。

风洞试验段测到的扰动由驻室传来的扰动(由阻尼网、蜂窝器、阀门、管路等产生)、喷管壁面湍流边界层的随机小涡扰动等构成。其中，扰动类型主要包括温度不均匀形成的“熵斑”(也称熵波)、速度不规则脉动(湍流度，也称涡波)、压力不规则脉动(声扰动/噪声，也称声波)。随着喷管马赫数增加，壁面随机小涡扰动影响加强。

降低喷管壁面湍流边界层的随机小涡扰动，关键是要保持喷管壁面尽可能长的边界层层流状态。静音喷管的重要措施之一是在喷管的进口消除驻室和收缩段壁面边界层对喷管边界层流动的影响，喉道前方设置抽吸装置，围绕喉道构造一条抽吸槽。

国内外针对静音喷管研究开展了系统研究工作，探索上游边界层抽吸、喷管类型、膨胀速率、壁面曲率、压力梯度、拐点的壁面角、壁面光洁度和清洁度等诸多因素对喷管层流化的影响关系。但已有的设计方法存在以下限制：

一方面，由于吹-吸式风洞不可避免的供气扰动，使得喷管尺寸较小、运行受限。目前世界上最大尺寸高超声速静风洞为中国北京大学M6静风洞，喷管出口直径0.3m；

另一方面，随着高超声速飞行器研制需求的增加，急需高马赫数风洞具备跨马赫数运行能力。抽吸效果与运行马赫数、喷管收缩比及运行状态密切相关，即使抽吸槽设计成宽度可调，以满足不同运行雷诺数需求，但是喷管收缩比受稳定段或管体直径的限制，很难匹配宽马赫数运行要求。

因此，在保证喷管尺寸的前体下，实现宽马赫数范围内层流化设计技术需要进一步发展。

发明内容

本发明旨在提出一种低扰动宽马赫数风洞层流双喷管，以解决现有技术难以在保证喷管尺寸前体下，实现宽马赫数范围内层流化设计问题。

本发明的具体技术方案：一种低扰动宽马赫数风洞层流双喷管，其特征在于，包括上游喷管9、等直段11、下游喷管12，各部段之间采用法兰形式连接，所述上游喷管9内腔上设有上游喷管喉道1，靠近与上游风洞管体7连接端，下游喷管12包含抽吸槽5、下游喷管喉道6，抽吸槽5位于下游喷管喉道6上游，靠近与等直段11连接端。

所述等直段11内腔从左至右依次固连消声隔板2、多层金属网10、吸声棉3、蜂窝器4。

所述消声隔板2由两组消声器组成，分别针对高频和低频噪声进行消声，消声器在等直段内截面堵塞度，介于40％～50％之间，隔板间通道流速控制在30m/s左右，其外形为平滑的流线型，头部为半圆，尾部为渐缩尖形，尾部夹角为35°左右。

所述多层金属网10、吸声棉3构成吸声段，单层吸声棉需要两层金属网限位。