[发明专利]基于透平膨胀机逆布雷顿循环的风洞试验方法

权利要求书

1.基于透平膨胀机逆布雷顿循环的风洞试验方法，其特征在于，所述的风洞试验方法使用的基于透平膨胀机逆布雷顿循环的风洞试验系统包括沿气流方向通过管道顺序连接的原料气源（1）、原料气纯化装置（2）、压缩机（3）、压缩机冷却器（4）、换热器（5）的高温侧、透平膨胀机（6）、风洞洞体（7）、换热器（5）的低温侧和循环出口（8），循环出口（8）直通大气环境或者连接原料气源（1）；保温层（9）覆盖在风洞试验系统中气流温度低于或高于环境温度的设备、管道和阀门上；

所述的压缩机（3）、换热器（5）、透平膨胀机（6）、风洞洞体（7）组成逆布雷顿循环，压缩机（3）对原料气或循环气进行增压、换热器（5）为压缩气流与回流气流的换热部件、透平膨胀机（6）提供降温冷量、风洞洞体（7）为用冷和吹风试验部件；

将风洞洞体（7）作为用冷部分，结合等熵压缩、等压冷却、等熵膨胀过程建立逆布雷顿循环，通过循环热力学设计，不仅保证试验气体经透平膨胀机（6）的近等熵绝热膨胀过程后仍具备满足风洞试验运行的总压，而且，试验气体形成的低至工质饱和液态温度的低温试验气流提高了风洞试验段雷诺数；

所述的风洞试验方法包括以下步骤：

a.气体纯化；原料气源（1）中的原料气进入原料气纯化装置（2），原料气中的纯净工质被保留，烷烃类、二氧化碳、水分及杂质被除去，得到气体Ⅰ；

b.气体压缩冷却；气体Ⅰ经过压缩机（3）压缩，压力和温度升高，再经压缩机冷却器（4）冷却，降温至环境温度，得到气体Ⅱ；

c.气体膨胀；气体Ⅱ首先经过换热器（5）将温度继续降低，得到气体Ⅲ，气体Ⅲ进入透平膨胀机（6）进行等熵膨胀降温，在透平膨胀机（6）中，根据风洞试验的工况要求，气体Ⅲ进行过热的单相膨胀或两相膨胀，得到气体Ⅳ；

d.风洞吹风；气体Ⅳ进入风洞洞体（7），经风洞洞体（7）的扩散段、稳定段、收缩段后进入试验段，提供满足风洞试验雷诺数、马赫数要求的吹风气流，进行风洞试验，出口气流为气体Ⅴ；

e.余气处理；气体Ⅴ进入换热器（5）与气体Ⅱ进行换热，复温后得到气体Ⅵ，气体Ⅵ从循环出口（8）直接排放到大气环境或进入原料气纯化装置（2）进行再循环。

2.根据权利要求1所述的基于透平膨胀机逆布雷顿循环的风洞试验方法，其特征在于，所述的压缩机（3）为一级或多级压缩机（3），压缩机冷却器（4）为与压缩机（3）配套的一级或多级压缩机冷却器（4）。

3.根据权利要求1所述的基于透平膨胀机逆布雷顿循环的风洞试验方法，其特征在于，所述的透平膨胀机（6）为一级或多级透平膨胀机（6）。

4.根据权利要求1所述的基于透平膨胀机逆布雷顿循环的风洞试验方法，其特征在于，所述的透平膨胀机（6）的出口气流热力状态为单相过热流体或者气液两相流体。

5.根据权利要求1所述的基于透平膨胀机逆布雷顿循环的风洞试验方法，其特征在于，所述的换热器（5）为一级或多级换热器（5）。

6.根据权利要求1所述的基于透平膨胀机逆布雷顿循环的风洞试验方法，其特征在于，所述的风洞洞体（7）中的风洞试验段为直通段或者型面结构段。