[发明专利]一种提高脉冲风洞局部真空度的装置和方法

说明书

本发明公开了一种提高脉冲风洞局部真空度的装置和方法，所述的装置包括挡圈、底板、盖板和膜片。本发明通过在驱动压力不变的情况下，提高试验段的抽真空能力，具体在真空管平直段内安装一个膜片隔断装置，膜片隔断装置将试验段和真空容器装置隔开，在膜片隔断装置前后配置旁通管路和旁通阀，在风洞试验准备时，首先打开旁通阀门，将试验段、真空管平直段和真空容器装置连通，开启真空机组将这部分相对较大容积空间内的气体抽真空到所需真空要求。本发明大幅度提高了驱动压力和试验段真空环境压力比值，从而达到提高风洞驱动能力的效果，解决了现有真空机组和试验段、真空管平直段、真空容器装置的布置不能满足使用要求的问题。

技术领域

本发明属于风洞设备领域，具体涉及一种提高脉冲风洞局部真空度的装置和方法。

背景技术

脉冲风洞是一种可以产生高超声速试验气流的风洞设备。在高超声速的激波风洞和膨胀管风洞等脉冲风洞设备中，通常利用高压的驱动气体破膜后产生激波，由此激波对试验气体加热和升压，形成试验所需的试验环境和试验气流，为了进一步提高驱动能力，除了利用高压驱动气体外，通常还需在试验段抽真空，并尽可能提高其真空度，也就是提高风洞的高压气体驱动压力与试验段真空压力的比值，由此可以看出：可以通过两种方式提高风洞的高压气体驱动压力与试验段真空压力的比值，也就是两种方式提高风洞的驱动能力。一方面，提高驱动气体压力也可以提高驱动能力，但是提高驱动气体压力一是需要更多的驱动气体，二是需要设备具备承受更高压力的能力，事实上，提高设备驱动压力是要受到设备本体结构强度以及供气设备压力等级等方面的限制，将驱动气体压力提高一倍，高压气体驱动压力与试验段真空压力的比值也随之提高一倍，因此，不能通过大幅度提高驱动气体压力的方法提高设备的驱动能力；另一方面，降低试验段环境真空压力也能提高风洞的驱动能力，只要将试验段的真空环境压力降低一个数量级，高压气体驱动压力与试验段真空压力的比值就提高了一个数量级，显然第二种方法提高风洞的驱动能力效率相对较高。

此外，为了确保试验设备安全，需要满足风洞试验后试验段的平衡压力低于环境压力(大气压)，通常还需要在风洞试验段后接上大容积的真空管平直段和真空容器装置，用于收集风洞运行时的高压驱动气体。在风洞试验时，首先对试验段和真空容器装置形成的空间抽空，使试验段和真空容器装置的真空压力维持到一定水平，经过激波压缩的高温高压的试验气体通过喷管向试验段和真空容器装置膨胀，形成高速的试验气流，风洞试验段内的真空压力越低，驱动气体压力和试验段真空环境压力比值越大，意味着风洞的驱动能力越强，试验气流的参数(速度、焓值等)越高，也就是风洞的模拟范围越宽，风洞的模拟能力越强。

在脉冲设备中，高的试验状态，如高焓试验，气流速度、焓值、总温、总压相对较高，要求的驱动能力也高，常规状态下满足的真空机组不能完全满足高状态的试验要求。

为了保障高状态试验流场的正常建立，在高状态风洞试验时，激波风洞和膨胀管风洞的试验段与真空容器装置连接在一起，两者的真空度保持一致。在相同的驱动压力条件下，风洞试验段的真空环境压力越低，风洞的驱动能力越强。但试验段和真空平管直段以及真空容器装置加起来总的容积空间通常较大，比如250立方，在从大气压到10Pa的范围内，现有的真空机组相对较快抽到，此后从10Pa到1Pa甚至0.5Pa的抽空过程中，由于抽空容积固定且相对较大，现有的真空机组抽空效率非常低，再加上泄漏或析出等原因，很难将大容积的试验段与真空容器装置抽到1Pa的真空压力，更别说抽到真空压力0.5Pa及更高的真空压力，因此，对于高状态试验的模拟，现有的真空机组和试验段、真空管平直段、真空容器装置的布置不能满足要求，需要发展一种满足风洞高状态模拟的驱动条件或能力。

发明内容

为解决上述问题，本发明旨在提供一种提高脉冲风洞局部真空度的装置和方法，本发明通过降低试验段真空环境压力，从而提高风洞运行时驱动压力和试验段真空环境压力的比值，从而提高风洞的驱动能力。

具体采用如下技术方案：

一种提高脉冲风洞局部真空度的装置，其特点是，所述的装置包括：挡圈、底板、盖板和膜片；