[发明专利]一种路德维希管风洞实验段消波装置

说明书

本发明公开了一种路德维希管风洞实验段消波装置，属于高超声速空气动力学实验技术领域，包括真空罐以及位于真空罐内的激波消除组件；激波消除组件轴对称于稳定段与实验段的轴线；激波消除组件包括消波件和连接件，消波件设有迎波端和固定端，迎波端位于真空罐与稳定段的连通处，固定端通过连接件固定连接于真空罐；迎波端的端面直径小于固定端的端面直径。本发明通过在路德维希管风洞稳定段与真空罐相连接位置附近安装一个消波件，改变气动激波进入真空罐时的结构，从而使所述启动激波沿所述消波件外表面以不同方向传播进入所述真空罐，进而让激波在真空罐中反射耗散，以实现消波的目的，不过多占用空间，而且成本低廉。

技术领域

本发明属于高超声速空气动力学实验研究技术领域，更具体地，涉及一种路德维希管风洞实验段消波装置。

背景技术

路德维希管风洞(Ludwieg tube)是一种用来产生高超声速气流，用于高超声速飞行器地面实验的激波风洞，该风洞主要由储气段、阀门、拉法尔喷管、实验段以及真空罐组成，通过开合快速控制阀门来控制风洞的运行，其运行成本低廉，可获得的来流单位雷诺数高，来流品质好。另外，与传统的高超声速风洞不同，路德维希管风洞的建造无需使用复杂的大型控制阀门以及稳定段。

为了建立喷管和实验段的高超声速流动，路德维希管风洞的真空罐需要有足够的体积。真空罐的布置方式为立式或卧式，截面形状为圆柱或者球形，其壁厚、结构等设计需要经过设计满足一定刚度条件以防止抽真空后真空罐损毁或变形。值得注意的是，路德维希管风洞启动时会产生一道激波从拉法尔喷管上游运动到拉法尔喷管下游直至真空罐中，这一启动激波经过真空罐壁面的反射可能会部分返回到风洞实验段中，从而对实验造成干扰。为了防止反射激波干扰，一方面可以扩大真空罐体积，让激波在足够大的空间内反射并耗散，另一方面可以采取多真空管并联，将激波引导至并联在主真空罐上的其他真空管中，避免其反射回实验段。然而，这两种方式不仅增加了成本，而且扩大了风洞的占地面积，不利于教学与科研。因此，亟需提出一种路德维希管风洞实验段消波装置，既能控制激波达到效果，又不过多占用空间，而且成本低廉。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种路德维希管风洞实验段消波装置，由此解决现有路德维希管风洞启动激波在真空罐中反射从而对实验造成影响的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种路德维希管风洞实验段消波装置，该装置包括：真空罐以及位于所述真空罐内的激波消除组件；

所述真空罐依次与稳定段、实验段相连通；所述激波消除组件轴对称于所述稳定段与所述实验段的轴线；

所述激波消除组件包括消波件和连接件，所述消波件设有迎波端和固定端，所述迎波端位于所述真空罐与所述稳定段的连通处，所述固定端通过所述连接件固定连接于所述真空罐；

所述迎波端的端面直径小于所述固定端的端面直径；

当路德维希管风洞启动时产生的启动激波依次穿过所述实验段与所述稳定段后进入所述真空罐，所述消波件用于改变启动激波进入所述真空罐时的结构，从而使所述启动激波沿所述消波件外表面以不同方向传播进入所述真空罐，进而使所述启动激波在所述真空罐中反射消耗，以实现消波的目的。

优选地，所述迎波端沿所述稳定段与所述实验段的轴线向所述稳定段内延伸。

优选地，所述迎波端延伸的距离为所述固定端端面直径的1/3。

优选地，所述消波件的结构包括但不限于圆锥体结构、裙锥体结构或楔形结构。

优选地，所述连接件为圆柱直杆。

优选地，所述连接件端面的直径不大于所述固定端端面直径的1/8。

优选地，所述连接件与所述真空罐的连接方式为焊接。

优选地，所述连接件与所述消波件的连接方式为焊接。