一种电弧风洞条件下平板模型表面恢复焓确定方法技术

本发明专利技术涉及一种电弧风洞条件下平板模型表面气流恢复焓的确定方法。首先由所述的电弧加热风洞产生高温流场；测量薄壁平板模型在高温流场下的内部温度响应；利用所述的数据处理方法得到平板模型在不同壁面温度下的热壁热流密度；利用所述的恢复焓计算方法得到平板模型表面气流的恢复焓。采用本发明专利技术的方法能够简单有效的确定电弧风洞条件下平板模型表面气流恢复焓，可以为高超声速飞行器大面积热防护系统的设计和研制提供有力的试验技术支撑。

【技术实现步骤摘要】
一种电弧风洞条件下平板模型表面恢复焓确定方法
本专利技术涉及一种电弧风洞条件下平板模型表面恢复焓确定方法，属于飞行器热防护设计领域。
技术介绍
高超声速飞行器在进入大气层期间会经历极端严酷的气动加热环境，因此需要设计合适的热防护系统加以保护。热防护系统的设计通常选择飞行器飞行轨道的少数典型状态进行稳态的地面防热考核试验，再根据试验所得数据外推获得飞行轨道全程的防热数据作为设计依据。而电弧加热试验设备提供高焓、长时间、对流流动的独特能力，正是进行高超声速飞行器的材料、防热结构气动热地面考核试验研究的不可或缺的地面防热试验设备。在高超飞行器的研制过程中，需要在地面做大量的气动热模拟试验，考核防热材料的性能以及飞行器的热结构性能。从地面模拟试验考核来看，在电弧加热风洞及喷管选定以后，气流总焓、压力及热流密度成为最主要的流场表征参数。而气流表面恢复焓决定了材料模型表面能达到的最高温度，恢复焓的准确模拟对于临近空间高超声速飞行棋的低冗余度防热设计来讲极为重要。特别是微烧蚀防热材料性能处于最大承受温度边界的时候，需要地面防热试验能模拟确切的模型表面本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电弧风洞条件下平板模型表面恢复焓确定方法，其特征在于，包括如下步骤：/n(1)在薄壁平板测试模型(4)背面设置N个热电偶，将薄壁平板测试模型(4)放置在电弧风洞试验段内；/n(2)由所述电弧风洞系统产生高温气流对薄壁平板测试模型(4)进行加热，试验过程中测量高温气流的总压P0、高温气流的流量G和热电偶温度Te(i)，i＝1，2，3，…N；/n(3)根据试验过程中测量高温气流的总压P0、高温气流的流量G，计算高温气流的总焓H

【技术特征摘要】
1.一种电弧风洞条件下平板模型表面恢复焓确定方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)在薄壁平板测试模型(4)背面设置N个热电偶，将薄壁平板测试模型(4)放置在电弧风洞试验段内；
(2)由所述电弧风洞系统产生高温气流对薄壁平板测试模型(4)进行加热，试验过程中测量高温气流的总压P0、高温气流的流量G和热电偶温度Te(i)，i＝1，2，3，…N；
(3)根据试验过程中测量高温气流的总压P0、高温气流的流量G，计算高温气流的总焓H0；
(4)利用测量得到的薄壁平板测试模型(4)内部温度Te(i)，计算平板测试模型在设定的温度t1和t2分别的热壁热流密度qw-t1、qw-t2；
(5)利用设定的温度t1和-t2，以及平板测试模型在温度t1和-t2下的热壁热流密度qw-t1、qw-t2、高温气流的总焓H0，计算确定薄壁平板测试模型(4)表面气流恢复焓Hr。


2.根据权利要求1所述的电弧风洞条件下尖前缘热流密度确定方法，其特征在于：步骤(3)中计算高温气流的总焓H0的公式为：






式中：H0为喷管加速后的高温气体的总焓，单位为kJ/kg；P0为高温气流的总压,单位为MPa；A*为喷管喉道面积，单位为mm2；G为高温气流的质量流量，单位为kg/s；Cd为喷管喉道的流量系数。


3.根据权利要求1或2所述的电弧风洞条件下平板模型表面恢复焓确定方法，其特征在于：步骤(4)中计算平板测试模型的热壁热流密度qw-t1、qw-t2公式分别为：






其中qw-t1为薄壁平板模型内壁温度在t1时的表面热流密度，单位为kW/m2，ρ为薄壁平板模型材料密度，单位为kg/m3，Cp为平板模型材料的比热，单位为kJ/(kg·K)，h为薄壁平板模型厚度，单位为m，t1为平板模型背面在时刻dt1时的温度，单位为℃，dt1为平...

【专利技术属性】
技术研发人员：周凯，彭锦龙，杨忠凯，欧东斌，
申请(专利权)人：中国航天空气动力技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11