一种高温风洞用收集口喷水降温装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种高温风洞用收集口喷水降温装置，属于风洞试验技术领域，所述高温一般指来流总温不低于3000K。本发明专利技术旨在保护长时间运行的高温风洞扩压器前段，属国内首次在高温风洞扩压器入口处设计增加超高温大温差喷水降温装置。该装置贴近收集口，能够在总温3600K的极端环境下长时间工作，具备使高温气流外缘气体快速降温的能力，可有效保护扩压器前段壁面。该收集口喷水降温装置的研制，使风洞高温、长时间的稳定运成为可能，为高温风洞壁面防护及尾气处理提供了新思路。通过对从喷管喷出的高温气流进行喷水的方式，达到使气流外缘降温的效果，从而解决了高温风洞扩压器前段壁面热防护问题。

A spray cooling device for collecting water in high temperature wind tunnel

The invention relates to a water spraying cooling device for high temperature wind tunnel, belonging to the technical field of wind tunnel test. The high temperature generally refers to the total temperature of incoming flow not less than 3000K. The invention aims at protecting the front section of the high temperature wind tunnel diffuser which operates for a long time. It is the first time in China to design a super high temperature and large temperature difference water spraying cooling device at the inlet of the high temperature wind tunnel diffuser. The device is close to the collector and can work for a long time in extreme environment with a total temperature of 3600K. It has the ability to rapidly cool the gas outside the high temperature air stream and can effectively protect the front wall of the diffuser. The development of the device makes it possible for the wind tunnel to operate steadily at high temperature for a long time, and provides a new idea for the wall protection and tail gas treatment of the high temperature wind tunnel. By means of spraying water from the high-temperature air stream ejected from the nozzle, the cooling effect of the outer edge of the air stream is achieved, thus solving the thermal protection problem of the front wall of the diffuser in the high-temperature wind tunnel.

【技术实现步骤摘要】
一种高温风洞用收集口喷水降温装置
本专利技术涉及一种高温风洞用收集口喷水降温装置，属于风洞试验
，所述高温一般指来流总温不低于3000K。
技术介绍
伴随着航天技术的发展，航天器的种类逐步呈现多样化。近年间，以在大气层内长时间、高超声速飞行为特征的飞行器引起了各国研究人员的关注，如以美国X-51为代表的超燃冲压动力飞行器、以美国X-37B为代表的空天飞机等。这些新型飞行器在飞行过程中因受到周围高温空气加热、粘性剪切力以及气动压力的共同作用，将面临极其严酷的热载荷，因而对热防护技术提出了更高的要求。高温风洞试验作为对高超声速飞行器热防护材料设计方案验证的有效方式，近年来有了长足的技术进步。目前，国内外常用的长时间高温风洞有电弧风洞和燃气流风洞两类，二者的主要区别在与高温气体的发生方式不同。高温风洞一般由加热器及喷管、试验舱段和扩压排气段三部分组成。其中，加热器及喷管用于生成试验所需的高温高速均匀流场，试验舱段用于放置测试模型，扩压排气段则负责将高温气体减速增压排至大气。在扩压排气段的前部(包括收集器、滑动收缩段和二喉道等)虽然一般会有夹套水冷进行防护，但此处由于热气流降温尚不明显本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
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。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：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。3.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。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15-75°。5.根据权利要求4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°。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：所述的喷水环的环形圆管部分侧壁带有喷水孔，环形圆管下端有一三通，该三通中的两端与环形圆管通过焊接方式连接，三通中的另一端通过两片法兰与进水管路连接；爆破孔板安装在两片法兰之间。7.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。8.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，ΔT0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...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜一通，田宁，邹样辉，张凯，赵玲，曹知红，岳晖，张利嵩，那伟，杨驰，夏吝时，李文浩，李红亮，宋文潇，徐秀明，张昕，曹宇清，鲁宇，朱广生，李建林，孟刚，周岩，水涌涛，张岩，陈卫国，黄凯，王树信，
申请(专利权)人：北京航天长征飞行器研究所，中国运载火箭技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11