本发明专利技术公开了一种污染试验气体添加装置，用于在纯净空气加热器上通过添加污染组分模拟污染空气加热设备的出口参数，进行纯净空气和污染空气超燃冲压发动机的性能对比试验。采在纯净空气加热器之后添加污染气体，能有效地减小污染空气对加热器造成的损伤，降低试验成本，且增加的混合器能有效地增强混合，使试验模拟进口流场更加均匀。污染试验气体添加装置解决了污染试验气体的生成，包括水的加热和供给、二氧化碳的添加和氧气的补入，以及各气体的有效混合；对各部分气体流量精确控制，避免淹没“污染效应”的影响；在使用过程中能准确的控制各气体组分的加注时序，建立了预期的流场参数。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术设及超燃冲压发动机试验
，具体地说，设及一种污染试验气体添 加装置。
技术介绍
在地面冲压发动机试验中，要求风洞设备提供的试验气体达到一定的马赫数、温 度、压力，使之尽可能地与真实条件下的飞行状态相接近。燃烧加热风洞由于其建设和运行 成本低廉、技术风险小、产出比高、工作范围宽广、运行时间长、功用可变性强的优点而在超 燃冲压发动机地面试验中受到广泛应用。然而该种加热方式会向试验气体中引入一些真实 飞行条件下所没有的或含量甚少的组分，即"污染组分"，如&〇和c〇2等，导致试验气体的 组分、摩尔质量、比热、比热比一系列性质和参数发生变化，与真实飞行条件下的自由流参 数不尽相同，进而对地面试验中发动机的性能产生相应的物理和化学影响，即"污染效应"。 研究污染组分对超燃冲压发动机性能影响时需要同时具备纯净空气和污染空气加热设备， 超燃冲压发动机的加热设备造价较高，且不易维护。 文献"Test Gas Vitiation Effects in a Dual-Mode Scramjet Combustor. Journal of Propulsion and化wer,Vol. 23(3), July-August 2007."中介绍了维吉巧亚 大学在试验时设备所使用的污染气体添加措施；维吉巧亚大学所使用的污染气体添加措施 中，污染组分中化和C0 2是在主流空气加热之前加入进去，会造成加热器氧化、老化加快， 降低加热器的使用寿命，增加试验成本。
技术实现思路
为了避免现有技术存在的不足，本专利技术提出一种污染试验气体添加装置，该装置 在使用过程中能很好的控制污染气体添加精度，减少试验过程中对加热器的损伤，降低试 验成本。 本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：包括水蒸气添加系统、二氧化碳添 加系统、氧气添加系统、混合器，混合器上设有主流空气进口、水蒸气添加进口、二氧化碳添 加进口、氧气添加进口、混合器出口，混合器上各添加进口处均布有5个直径为2mm的气流 孔，混合器出口部位有混合器压力传感器和混合器温度传感器；水蒸气添加系统的水活塞 缸与加热器配合，使水蒸气通过文氏管进入混合器，加热器与文氏管之间设有压力传感器 和热电偶；二氧化碳添加系统通过第一氮气气源的高压气挤压存储在预热活塞缸内的二氧 化碳，经文氏管进入混合器；氧气添加系统中的氧气经过减压器，单向阀，文氏管进入混合 器，通过减压器、压力传感器控制进入混合器内的气体中氧气摩尔分数为21% ;污染添加组 分与纯净空气在混合器内均匀混合，通过喷管进入试验模型；具体步骤如下： 步骤1.分别对水蒸气添加系统中的加热器和二氧化碳添加系统中的预热活塞缸 进行预热，其中加热器加热至500°c，预热活塞缸加热至70°C，达到温度后将水和二氧化碳 加注到对应的活塞缸中； 步骤2.根据试验状态计算出所需的水蒸气和二氧化碳添加量，选取各添加系统 中的文氏管，得出各添加系统中文氏管前的喷射压力，调节各添加系统中减压器的压力使 文氏管前喷射压力达到要求； 步骤3.时序设置，对水、二氧化碳、氧气进行时序设置，保证在试验时间内各添加 系统中文氏管前建立所需的喷射压力； 步骤4.试验结束后，放掉各系统管路中的气体。 有益效果 本专利技术提出的一种污染试验气体添加装置，用于在纯净空气加热器之后添加污染 气体，能有效地减小污染空气对加热器造成的损伤，降低试验成本，并且增加的混合器能有 效的增强混合，使试验模拟进口流场更加均匀。 本专利技术污染试验气体添加装置解决了污染试验气体的生成，包括水的加热和供 给、二氧化碳的添加和氧气的补入，W及各气体的有效混合；各部分气体流量精确控制，避 免淹没"污染效应"的影响；准确的控制各气体组分的加注时序，建立了预期的流场参数。 表1列出了污染试验气体添加装置各部分气体的供应参数，很好地满足了水蒸气 污染组分摩尔分数3. 5%~30%，二氧化碳污染组分摩尔分数3%~10%范围内的污染空 气来流试验。表 1【主权项】1.一种污染试验气体添加装置，其特征在于：包括水蒸气添加系统、二氧化碳添加系 统、氧气添加系统、混合器，混合器上设有主流空气进口、水蒸气添加进口、二氧化碳添加进 口、氧气添加进口、混合器出口，混合器上各添加进口处均布有5个直径为2mm的气流孔，混 合器出口部位有混合器压力传感器和混合器温度传感器；水蒸气添加系统的水活塞缸与加 热器配合，使水蒸气通过文氏管进入混合器，加热器与文氏管之间设有压力传感器和热电 偶；二氧化碳添加系统通过第一氮气气源的高压气挤压存储在预热活塞缸内的二氧化碳， 经文氏管进入混合器；氧气添加系统中的氧气经过减压器，单向阀，文氏管进入混合器，通 过减压器、压力传感器控制进入混合器内的气体中氧气摩尔分数为21% ;污染添加组分与 纯净空气在混合器内均匀混合，通过喷管进入试验模型；具体步骤如下： 步骤1.分别对水蒸气添加系统中的加热器和二氧化碳添加系统中的预热活塞缸进行 预热，其中加热器加热至500°C，预热活塞缸加热至70°C，达到温度后将水和二氧化碳加注 到对应的活塞缸中； 步骤2.根据试验状态计算出所需的水蒸气和二氧化碳添加量，选取各添加系统中的 文氏管，得出各添加系统中文氏管前的喷射压力，调节各添加系统中减压器的压力使文氏 管前喷射压力达到要求； 步骤3.时序设置，对水、二氧化碳、氧气进行时序设置，保证在试验时间内各添加系统 中文氏管前建立所需的喷射压力； 步骤4.试验结束后，放掉各系统管路中的气体。【专利摘要】本专利技术公开了一种污染试验气体添加装置，用于在纯净空气加热器上通过添加污染组分模拟污染空气加热设备的出口参数，进行纯净空气和污染空气超燃冲压发动机的性能对比试验。采在纯净空气加热器之后添加污染气体，能有效地减小污染空气对加热器造成的损伤，降低试验成本，且增加的混合器能有效地增强混合，使试验模拟进口流场更加均匀。污染试验气体添加装置解决了污染试验气体的生成，包括水的加热和供给、二氧化碳的添加和氧气的补入，以及各气体的有效混合；对各部分气体流量精确控制，避免淹没“污染效应”的影响；在使用过程中能准确的控制各气体组分的加注时序，建立了预期的流场参数。【IPC分类】G01M9-04, G01M15-02【公开号】CN104748968【申请号】CN201510152732【专利技术人】李建平, 宋文艳, 陈亮, 唐军, 浮强, 石德永, 王艳华 【申请人】西北工业大学【公开日】2015年7月1日【申请日】2015年4月1日本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种污染试验气体添加装置，其特征在于:包括水蒸气添加系统、二氧化碳添加系统、氧气添加系统、混合器，混合器上设有主流空气进口、水蒸气添加进口、二氧化碳添加进口、氧气添加进口、混合器出口，混合器上各添加进口处均布有5个直径为2mm的气流孔，混合器出口部位有混合器压力传感器和混合器温度传感器；水蒸气添加系统的水活塞缸与加热器配合，使水蒸气通过文氏管进入混合器，加热器与文氏管之间设有压力传感器和热电偶；二氧化碳添加系统通过第一氮气气源的高压气挤压存储在预热活塞缸内的二氧化碳，经文氏管进入混合器；氧气添加系统中的氧气经过减压器，单向阀，文氏管进入混合器，通过减压器、压力传感器控制进入混合器内的气体中氧气摩尔分数为21％；污染添加组分与纯净空气在混合器内均匀混合，通过喷管进入试验模型；具体步骤如下:步骤1.分别对水蒸气添加系统中的加热器和二氧化碳添加系统中的预热活塞缸进行预热，其中加热器加热至500℃，预热活塞缸加热至70℃，达到温度后将水和二氧化碳加注到对应的活塞缸中；步骤2.根据试验状态计算出所需的水蒸气和二氧化碳添加量，选取各添加系统中的文氏管，得出各添加系统中文氏管前的喷射压力，调节各添加系统中减压器的压力使文氏管前喷射压力达到要求；步骤3.时序设置，对水、二氧化碳、氧气进行时序设置,保证在试验时间内各添加系统中文氏管前建立所需的喷射压力；步骤4.试验结束后，放掉各系统管路中的气体。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李建平，宋文艳，陈亮，唐军，浮强，石德永，王艳华，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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