一种模拟火星低压低密度尘暴环境的回流型风洞装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种模拟火星低压低密度尘暴环境的回流型风洞装置，包括回流式风洞、引射器和喷射器，回流式风洞包括依次连通的稳定段、收缩段、试验段、第一扩压段、第二扩压段、混合段、第三扩压段和大角度扩压段，在第一扩压段与第二扩压段之间连通有第一拐角，在第二扩压段和混合段之间连通有第二拐角，在第三扩压段和大角度扩压段之间依次连通有第三拐角和第四拐角，在每个拐角内均设有一拐角导流片，引射器设置在混合段内，喷射器设置在收缩段内。本发明专利技术引射器和回流型风洞相结合，小的引射器进口压力就能够达到试验段所需风速，采用大收缩比与大角度扩散段相结合的方式，提高气流品质，降低损失，且缩小风洞的总体尺寸，减小抽真空的代价。抽真空的代价。抽真空的代价。

【技术实现步骤摘要】
一种模拟火星低压低密度尘暴环境的回流型风洞装置


[0001]本专利技术属于深空探测空间环境地面模拟领域，尤其是涉及一种模拟火星低压低密度尘暴环境的回流型风洞装置。

技术介绍

[0002]火星风洞是针对火星极端环境所研发的模拟设备，我国的天问一号已经发射，但是针对天问一号的火星车，只能利用现有的技术进行对低风速的风热模拟，对于火星环境，最显著的就是低压、高风速、砂尘环境，所以我们有必要设计了一种可以模拟火星低压高风速砂尘环境的风洞，由于火星车的尺寸很大，所需要的试验段尺寸也很大，对于直线型风洞，在外面需要大的真空舱，来完成风速的形成，由于风洞尺寸过于大，所以真空舱的体积会过于庞大，为了产生低压环境，需要用真空泵组来抽真空，体积过大的真空舱会让抽真空耗费大量的时间的经济代价，而对于回流型风洞，不需要真空舱，运用自身就可以生成风速，体积小，抽真空代价低。对于风速模拟，通常采用风扇或引射器的方式，但是风扇在低压环境下，很难达到高风速，对于直线型引射式风洞，虽然可以达到高风速，但是它的原理是利用引射器喷射高压气体，从而降低周围压力，由于试验段压力高，由于压差从而形成风速，但是经过试验段的气体质量流量仅仅是被引射气体的质量流量，从引射器出来的气体直接被抽出，这样效率低，要达到高风速消耗的气体过多，有必要提高效率，但是对于回流型风洞，经过试验段的质量流量就是两者之和，这样效率高，没造成资源的浪费，所以需要一种能够模拟砂尘环境的火星风洞。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术旨在提出一种模拟火星低压低密度尘暴环境的回流型风洞装置，运用引射器来进行驱动和回流型风洞相结合的方式，小的引射器进口压力就能够达到试验段所需风速，采用大收缩比与大角度扩散段相结合的方式，不仅提高气流品质，降低损失，且缩小风洞的总体尺寸，减小抽真空的代价。
[0004]为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0005]一种模拟火星低压低密度尘暴环境的回流型风洞装置，包括回流式风洞、引射器和喷射器，所述的回流式风洞包括依次连通的稳定段、收缩段、试验段、第一扩压段、第二扩压段、混合段、第三扩压段和大角度扩压段，在第一扩压段与第二扩压段之间连通有第一拐角，在第二扩压段和混合段之间连通有第二拐角，在第三扩压段和大角度扩压段之间依次连通有第三拐角和第四拐角，在每个拐角内均设有一拐角导流片，所述的引射器设置在混合段内，所述的喷射器设置在收缩段内，大角度扩压段的入口截面面积小于出口截面面积，所述大角度扩压段的扩压角为15
°
，所述的收缩段的收缩比是12，第一扩压段、第二扩压段和第三扩压段的扩压角均为6
°‑8°
。
[0006]进一步的，所述第三扩压段与大角度扩压段和稳定段区域正对布置，所述第三拐角和第四拐角对称布置。
[0007]进一步的，在所述大角度扩压段内设有防分离网。
[0008]进一步的，在所述稳定段内设有蜂窝器和纱网，且蜂窝器靠近稳定段的入口布置。
[0009]进一步的，所述稳定段为等截面管道，且截面形状为正方形。
[0010]进一步的，所述引射器包括压力室和若干引射喷管，所述每个引射喷管上均匀开设有若干喷嘴。
[0011]进一步的，所述引射器与气源系统连通，所述第二扩压段与真空系统连通，真空系统与真空二次缓冲罐连通，在气源系统与引射器之间设有风速模拟系统。
[0012]进一步的，所述喷射器通过输气管与沙尘系统连通，所述沙尘系统由气源系统供气，所述喷射器的高度与风洞中心线重合，且采用逆流方向布置，所述喷射器远离试验段入口。
[0013]进一步的，所述试验段的出口截面积大于入口截面积，且沿气流方向洞壁的四个面分别扩散0.50
°
。
[0014]进一步的，在试验段的侧壁上安装有观察窗。
[0015]相对于现有技术，本专利技术所述的一种模拟火星低压低密度尘暴环境的回流型风洞装置具有以下优势：
[0016]本申请的压力在100
‑
1500Pa之间连续可调，风速在0
‑
180m/s连续可调，砂尘浓度在0.1
‑
1g/cm3之间连续可调的可以模拟砂尘环境的火星回流型风洞，极大的减小了抽真空的代价，而且提高了引射器的引射效率，有很高的经济性。
附图说明
[0017]构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0018]图1为本专利技术实施例所述的一种模拟火星低压低密度尘暴环境的回流型风洞装置的结构示意图；
[0019]图2为本专利技术实施例所述的一种模拟火星低压低密度尘暴环境的回流型风洞装置与相关系统组合示意图；
[0020]图3为引射器上引射喷管的结构示意图。
[0021]附图标记说明：
[0022]1‑
蜂窝器，2
‑
纱网，3
‑
稳定段，4
‑
收缩段，5
‑
试验段，6
‑
第一扩压段，7
‑
第一拐角，8
‑
第一拐角导流片，9
‑
第二扩压段，10
‑
第二拐角，11
‑
第二拐角导流片，12
‑
压力室，13
‑
引射器，14
‑
混合段，15
‑
第三扩压段，16
‑
第三拐角，17
‑
第三拐角导流片，18
‑
第四拐角导流片，19
‑
第四拐角，20
‑
大角度扩压段，21
‑
防分离网，22
‑
喷射器，23
‑
输气管，24
‑
引射喷管，25
‑
气源系统，26
‑
砂尘系统，27
‑
真空系统，28
‑
真空二次缓冲罐，29
‑
风速模拟系统。
具体实施方式
[0023]需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0024]下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。
[0025]如图1
‑
图3所示，一种模拟火星低压低密度尘暴环境的回流型风洞装置，包括回流
式风洞、引射器13和喷射器22，所述的回流式风洞包括依次连通的稳定段3、收缩段4、试验段5、第一扩压段6、第二扩压段9、混合段14、第三扩压段15和大角度扩压段20，在第一扩压段6与第二扩压段9之间连通有第一拐角7，在第二扩压段9和混合段14之间连通有第二拐角10，在第三扩压段15和大角度扩压段20之间依次连通有第三拐角16和第四拐角19，在每个拐角内均设有一拐角导流片，所述的引射器13设置在混合段14内，所述的喷射本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模拟火星低压低密度尘暴环境的回流型风洞装置，其特征在于：包括回流式风洞、引射器(13)和喷射器(22)，所述的回流式风洞包括依次连通的稳定段(3)、收缩段(4)、试验段(5)、第一扩压段(6)、第二扩压段(9)、混合段(14)、第三扩压段(15)和大角度扩压段(20)，在第一扩压段(6)与第二扩压段(9)之间连通有第一拐角(7)，在第二扩压段(9)和混合段(14)之间连通有第二拐角(10)，在第三扩压段(15)和大角度扩压段(20)之间依次连通有第三拐角(16)和第四拐角(19)，在每个拐角内均设有一拐角导流片，所述的引射器(13)设置在混合段(14)内，所述的喷射器(22)设置在收缩段(4)内，大角度扩压段(20)的入口截面面积小于出口截面面积，所述大角度扩压段(20)的扩压角为15
°
，所述的收缩段(4)的收缩比是12，第一扩压段(6)、第二扩压段(9)和第三扩压段(15)的扩压角均为6
°‑8°
。2.根据权利要求1所述的一种模拟火星低压低密度尘暴环境的回流型风洞装置，其特征在于：所述第三扩压段(15)与大角度扩压段(20)和稳定段(3)区域正对布置，所述第三拐角(16)和第四拐角(19)对称布置。3.根据权利要求1或2所述的一种模拟火星低压低密度尘暴环境的回流型风洞装置，其特征在于：在所述大角度扩压段(20)内设有防分离网(21)。4.根据权利要求3所述的一种模拟火星低压低密度尘暴环境的回流型风洞装置，其特征在于：在所述稳定段(3...

【专利技术属性】
技术研发人员：李丽芳，闫继宏，胡松梅，陈化智，郭朋真，邓宗全，王双雨，魏翔，姜生元，迟关心，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：