[发明专利]一种高温风洞用收集口喷水降温装置

权利要求书

1.一种高温风洞用收集口喷水降温装置，其特征在于该装置包括喷水环和爆破孔板；

所述的喷水环上开有喷水孔；

所述的爆破孔板位于所述的喷水环的上游；

该装置还包括支架，所述的支架用于将喷水环固定安装在风洞扩压器收集口段上；

该装置还包括供水管路、上法兰和下法兰；

供水管路通过上法兰和下法兰与喷水环连通；高压水源通过供水管路通入到喷水环中，在供水管路的出口处即供水管路与喷水环的连接处安装爆破孔板；

所述的喷水环为环形圆管。

2.根据权利要求1所述的一种高温风洞用收集口喷水降温装置，其特征在于：所述的喷水环上开有的喷水孔开孔方向为朝向喷水环内部。

3.根据权利要求2所述的一种高温风洞用收集口喷水降温装置，其特征在于：喷水孔开孔轴线方向与风洞扩压器中心轴线的夹角为15-75°。

4.根据权利要求3所述的一种高温风洞用收集口喷水降温装置，其特征在于：喷水孔开孔轴线方向与风洞扩压器中心轴线的夹角为60°。

5.根据权利要求1所述的一种高温风洞用收集口喷水降温装置，其特征在于：所述的爆破孔板包括带有通孔的不锈钢板和爆破薄膜；带有通孔的不锈钢板和爆破薄膜均为圆形，所述的供水管路为耐压金属软管。

6.根据权利要求1所述的一种高温风洞用收集口喷水降温装置，其特征在于：所述的装置中的喷水环通过喷水孔喷出的水量m_水的计算方法为：

(1)计算高温气体降温释放的热量Q₀，Q₀＝c₀m₀ΔT₀，C₀为高温气体的比热容，m₀为高温气体的质量流量，ΔT₀为高温气体的预期温降；

(2)计算通过喷水孔喷出的水液态时温升吸收的热量Q₁；

Q₁＝c₁m_水ΔT₁

其中，C₁为液态水的比热容，m_水为通过喷水孔喷出的液态水流量，ΔT₁为通过喷水孔喷出的液态水的预期温升；

(3)计算通过喷水孔喷出的液态水汽化为水蒸气吸收的热量Q₂；

Q₂＝m_水q_潜热

其中，m_水为通过喷水孔喷出的液态水流量，q_潜热为单位质量液态水的汽化潜热；

(4)计算水蒸气吸收的热量Q₃；

Q₃＝c₃m_水ΔT₃

其中，C₃为气体水的比热容，m_水为通过喷水孔喷出的液态水流量，ΔT₃为水蒸气的预期温升；

(5)通过步骤(1)、步骤(2)、步骤(3)和步骤(4)得到的结果Q₀，Q₁，Q₂和Q₃，使Q₀＝Q₁+Q₂+Q₃，计算得到m_水；

(6)根据如下公式

计算得到混合后气流马赫数Ma₁以及估算的混合后气流总压

其中，v为重新计算的混合气流速度，k为混合气体比热比、R为混合气体常数、T为混合后气体温度，P_静为混合气流静压；

(7)根据如下公式估算扩压器二喉道入口气流马赫数Ma₂和二喉道入口气流总压

(8)通过如下公式计算通过第二喉道最大通过气流的质量流量

其中，K为流量系数，d为第二喉道直径，为第二喉道可通过的最大质量流量；T_总为第二喉道前气流总温；

(9)根据步骤(8)得到的根据如下公式进行判断；如果下式成立，则设计的喷水量m_水满足要求，如果下式不成立，则需要逐渐减小喷水量，重新根据步骤(1)-(8)进行核算；

其中，m₀为风洞前端高温燃气的质量流量，m_水为喷入水的质量流量。