低温风洞系统技术方案

本发明专利技术涉及一种低温风洞系统。该系统包括：制冷装置，该制冷装置构造成生成低温气体；输气管道，输气管道具有试验区段；雾化喷淋装置；以及气流驱动装置，气流驱动装置构造成利用制冷装置生成的低温气体驱动输气管道内的空气行进至试验区段；其中，气流驱动装置为引射器，所述制冷装置通过空气循环制冷产生低温气体作为引射器的主流被送入所述引射器，并驱动输气管道内空气沿所述输气管道行进至所述试验区段，并与输气管道内空气混合，降低试验区段温度。采用根据本发明专利技术的低温风洞系统可以有效避免冰冻对风洞系统中气流驱动装置的不利影响，有效保证风洞系统的工作稳定性。

【技术实现步骤摘要】
低温风洞系统
本专利技术涉及一种用于冰风洞或低温风洞之类的低温环境室的模拟试验
，更具体地，本专利技术涉及一种低温风洞系统。
技术介绍
飞机结冰是导致飞机事故的主要气象因素，因此各国飞行适航条例(包括我国CCAR25部和美国FAR25部)中均将飞机结冰作为重要的适航条例。从科学研究角度看，飞机结冰是在强对流环境下的结晶过程，是飞机空气动力学和凝聚态物理学的交叉点，因此世界各国均对飞机结冰的机理和影响开展了广泛的研究，其中利用结冰风洞在地面研究飞机结冰问题是广泛采用的研究手段和适航验证手段。世界目前建成在用的结冰风洞有约30座，在这些风洞中，为了达到模拟结冰环境的目的，都加装了气流冷却系统和喷雾系统—冷却系统用于降低气流温度，喷雾系统用于模拟云层中的水汽环境。飞机或飞机部件模型在结冰风洞内进行模拟试验是防(除)冰的重要措施之一，结冰风洞的流场品质至关重要。目前结冰风洞加装的冷却系统均由压缩机和热交换器两大部分构成，热交换器位于风洞内部。气流温度用换热器冷却的方式获得，水雾环境用大量雾化喷嘴喷出水雾形成。在这种方式下，由于换热器表面温度大幅低于冰点，换热器表会结霜结冰，影响换热效率和气流温度控制。同时冰风洞洞体部件也会因为风洞中的液态水结冰，会对风洞流动特性产生很大影响，增加阻力，影响气流型面，进而影响流场品质，甚至洞体的温度、压力、流速等难以保持平衡，无法控制，造成风洞被迫关车，所以，防冰是结冰风洞系统设计必须考虑的问题之一。
技术实现思路
针对当前低温风洞系统或结冰风洞系统存在的问题，本专利技术提供了这样一种低温风洞系统，其包括：制冷装置，所述制冷装置构造成生成低温气体，该制冷装置位于输气管道之外；输气管道，所述输气管道具有试验区段；雾化喷淋装置；以及气流驱动装置，所述气流驱动装置构造成利用所述制冷装置生成的低温气体，驱动输气管道内空气沿所述输气管道行进至所述试验区段，并与输气管道内空气混合，降低试验区段温度；其中气流驱动装置为引射器，所述制冷装置通过空气循环制冷产生低温气体作为引射器的主流被送入所述引射器，并由所述引射器驱动输气管道内空气流动。根据本专利技术的另一个方面，气流驱动装置为环形引射器，所述环形引射器具有布置在所述输气管道内的环形引射喷嘴，由所述制冷装置产生的低温气体被引入所述环形引射器以作为所述环形引射器的主流气体，所述主流气体驱动位于所述输气管道内的被引射气流。所述制冷装置产生的低温气体压力，比所述输气管道内空气压力高。根据本专利技术的另一个方面，制冷装置包括压气机和膨胀涡轮。根据本专利技术的另一个方面，所述输气管道上设有排气部，所述输气管道中的气体受控地从排气部排出。较佳地，排气部与制冷装置流体连通，以使从排气部排出的气体回流到所述制冷装置以便再次冷却，并且所述排气部设置在所述试验区段和所述试验区段之间的输气管道上。根据本专利技术的另一个方面，所述环形引射器的环形引射喷嘴与输气管道的横截面基本同心地布置在所述输气管道中。根据本专利技术的再一个方面，输气管道构成环形，以使所述低温气体中的至少一部分在所述输气管道中循环流动，所述输气管道内的被引射气流穿过所述环形引射喷嘴围绕的中空空间流过所述环形引射器。根据本专利技术的再一个方面，当低温风洞系统的正常运行时，所述主流气体的温度比所述被引射气流的温度低10－15摄氏度。根据本专利技术的再一个方面，试验区段具有长度L1，从所述环形引射器与所述试验区段之间的输气管道之间具有长度L2，所述长度L2为所述长度L1的5倍以上。根据本专利技术的再一个方面，所述环形引射器具有围绕所述输气管道布置的环形腔，所述环形腔具有进气口，所述进气口接收来自所述制冷装置的低温气体。根据本专利技术的低温风洞系统包括环境风洞、环境舱、以及其他的具有内部空间温度、风速要求的试验装置、机械装置。在根据本专利技术的低温风洞系统中，采用了具有环形喷嘴的引射器作为气流驱动装置，有效避免冰冻对风洞系统中气流驱动装置产生不利影响，有效保证低温风洞系统的工作稳定性。根据本专利技术的低温风洞系统有利地采有包括压气机和膨胀涡轮的制冷装置，由此，产生的低温气体的湿度较采用表面换热器得到的低温气体的湿度更小，从而进一步改善了风洞中的流场品质。根据本专利技术的低温风洞系统的输气管道以环形布置，使得管道内部的低温气体循环利用，同时又使从输气管道的排气部排出的低温气体与制冷装置流体连通来利用低温气体进行预冷操作或回冷操作，从而降低了低温风洞系统的能耗。附图说明以下结合附图说明根据本专利技术的较佳实施例，附图为：图1为根据本专利技术的一个较佳实施例的低温风洞系统的示意图。图2A为沿图1的A－A向截取的输气管道的横向截面示意图。图2B为图2A的引射器的纵向截面的示意图。图3为具有较佳的制冷装置的低温风洞系统的示意图。附图标记列表10风洞系统20制冷装置21压气机22膨胀机23散热器30输气管道32试验区段36排气部38雾化喷淋装置50引射器52引射喷嘴具体实施方式下面结合具体实施例和附图对本专利技术作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本专利技术的保护范围。图1示出了根据本专利技术一较佳实施例的低温风洞系统10的示意图。该低温风洞系统10主要包括产生低温气体的制冷装置20、流过低温气体的输气管道30以及使低温气体流动的气流驱动装置。制冷装置20可以置于输气管道30的外部，低温气体通过制冷装置20与输气管道30之间的连接路径从制冷装置20馈送到输气管道30内。输气管道30作为风洞系统10的主体部分，具有进行模拟试验的试验区段32，试验区段32中能够受控地形成试验气氛，包括温度、湿度和流速。低温风洞系统10中的气流驱动装置构造利用制冷装置20生成的低温气体为输气管道30中的气体提供动力，使气体在试验区段32处具有特定的流速、形成所需的气流型面。特别地，本专利技术的低温风洞系统10的气流驱动装置为环形引射器。图3示出了一个包括了较佳的制冷装置的低温风洞系统。根据本专利技术的较佳实施例的低温风洞系统10中的制冷装置20采用开式空气循环制冷装置20，其通过空气循环制冷的方式产生具有一定压力的低温气流。制冷装置20产生的低温气体压力，比所述输气管道内空气压力高。更具体地，制冷装置20可以是一种涡轮－压气机式制冷装置。如图3所示，制冷装置20主要包括压气机21、散热器23和诸如膨胀涡轮的膨胀机22。供冷部被接入引射器主流。涡轮－压气机式制冷装置20利用压缩气体膨胀降压向外输出机械功使气体温度降低而进行制冷，通常用于深度制冷中，低温风洞系统10中采用涡轮－压气机式制冷装置可产生所需温度的试验气流，通常，试验气流需达到零下65摄氏度左右本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低温风洞系统(10)，包括：/n制冷装置(20)，所述制冷装置构造成生成低温气体；/n输气管道(30)，所述输气管道具有试验区段(32)；/n雾化喷淋装置(38)，所述雾化喷淋装置(38)用于在输气管道(30)内添加雾化的液滴；以及/n气流驱动装置，所述气流驱动装置构造成利用所述制冷装置生成的低温气体，驱动所述输气管道内的空气沿所述输气管道行进至所述试验区段；/n其特征在于，所述气流驱动装置为引射器，所述制冷装置位于所述输气管道之外，并且所述制冷装置(20)通过空气循环制冷产生低温气体作为引射器的主流被送入所述引射器并由所述引射器驱动所述输气管道内的气体流动。/n

【技术特征摘要】
1.一种低温风洞系统(10)，包括：
制冷装置(20)，所述制冷装置构造成生成低温气体；
输气管道(30)，所述输气管道具有试验区段(32)；
雾化喷淋装置(38)，所述雾化喷淋装置(38)用于在输气管道(30)内添加雾化的液滴；以及
气流驱动装置，所述气流驱动装置构造成利用所述制冷装置生成的低温气体，驱动所述输气管道内的空气沿所述输气管道行进至所述试验区段；
其特征在于，所述气流驱动装置为引射器，所述制冷装置位于所述输气管道之外，并且所述制冷装置(20)通过空气循环制冷产生低温气体作为引射器的主流被送入所述引射器并由所述引射器驱动所述输气管道内的气体流动。


2.如权利要求1所述的低温风洞系统，其特征在于，所述引射器为环形引射器(50)，所述环形引射器具有布置在所述输气管道内的环形引射喷嘴(52)，由所述制冷装置产生的所述低温气体被引入所述环形引射器以作为所述环形引射器的主流气体，所述主流气体驱动位于所述输气管道内的被引射气流，由所述制冷装置产生的低温气体的压力大于所述输气管道内的所述被引射气流的压力。


3.如权利要求1所述的低温风洞系统，其特征在于，所述制冷装置包括压气机和膨胀涡轮。


4.如权利要求1所述的低温风洞系统，其特征在于，所述输气管道(30)上设有排气部(36)，所述输气管道...

【专利技术属性】
技术研发人员：居世超，周琼瑶，张新太，刘鑫鑫，
申请(专利权)人：中国商用飞机有限责任公司，中国商用飞机有限责任公司上海飞机设计研究院，
类型：发明
国别省市：上海;31