一种高超声速高温风洞总体布局方法技术

本发明专利技术属于大型风洞设备建设领域，公开了一种高超声速高温风洞总体布局方法。高超声速高温风洞总体布局方法包括进行系统功能设计；进行安全布局设计；进行高超声速高温风洞总体布局设计；进行高超声速高温风洞各分系统设计。高超声速高温风洞总体布局方法能够实现动力系统、异丁烷燃料系统、燃烧试验系统、真空系统、真空排气系统、冷却系统、电源系统、测控系统的总体布局和高低分布设计；获得的高超声速高温风洞总体布局各系统相对独立，安全性高、维护性好；燃烧试验系统通过分层设计，集成度高、实用性强；异丁烷燃料系统独立分区、埋地安全。全。全。

【技术实现步骤摘要】
一种高超声速高温风洞总体布局方法


[0001]本专利技术属于大型风洞设备建设领域，具体涉及一种高超声速高温风洞总体布局方法。

技术介绍

[0002]高超声速风洞是空气动力领域的重要基础设施设备，主要用于开展马赫数大于5的高超声速气动试验，高超声速高温风洞在高超声速风洞基础上增加了温度模拟能力，高超声速高温风洞的马赫数和温度综合模拟能力更接近真实飞行条件。
[0003]目前，世界上仅有四个国家具备米量级喷管口径的高超声速高温风洞，由于技术路线和发展时间长短不一，各国高超声速高温风洞采用的总体布局方案各有不同，主要体现为：1.布局方案和主体结构设计不同；2.燃料方案不同，燃料包含酒精、异丁烷、煤油等；3.排气方案不同，排气方式包括冷空气引射、蒸汽引射、真空罐抽吸、组合方式抽吸；存在以下需要改进的地方：1.整体布局不合理，由于历史发展沿革等原因，许多高超声速高温风洞在不断增加分系统、提升设备能力的过程中，存在结构拥挤、布局不合理等问题，导致高超声速高温风洞试验能力受限、运行安全存在隐患、维护费用高昂等问题；2.酒精燃料方案的温度上限较低，限制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高超声速高温风洞总体布局方法，其特征在于，所述的总体布局方法包括以下步骤：S10.进行系统功能设计；根据高超声速高温风洞技术需求，确定高超声速高温风洞包括动力系统、异丁烷燃料系统（102）、燃烧试验系统（103）、真空系统（104）、真空排气系统（105）、冷却系统（106）、电源系统（107）、测控系统（108）；动力系统采用空气氧气氮气系统（101）；S20.进行安全布局设计；空气氧气氮气系统（101）和异丁烷燃料系统（102）具有易燃易爆特性，首先确定空气氧气氮气系统（101）和异丁烷燃料系统（102）的位置和防护；测控系统（108）是试验进行过程中，人员的主要活动区域，将测控系统（108）安排在距离空气氧气氮气系统（101）和异丁烷燃料系统（102）最远且便于人员疏散和撤离地方；相应地，高压源靠近空气氧气氮气系统（101）、中压部段位于中间、真空部段靠近测控系统（108）；S30.进行高超声速高温风洞总体布局设计；按照高超声速高温风洞气流的流动方向，以燃烧试验系统（103）所处的主体厂房为中心，在燃烧试验系统（103）的西侧设置空气氧气氮气系统（101）和异丁烷燃料系统（102），为燃烧试验系统（103）提供燃烧工质；在燃烧试验系统（103）北侧设置用于冷却燃烧试验系统（103）的冷却系统（106）；在燃烧试验系统（103）的东侧依次设置用于排空燃烧试验系统（103）试验余气的真空系统（104）和真空排气系统（105），同时，设置为各系统提供电力的电源系统（107），以及控制、测量、计算和显示各系统状态和试验结果的测控系统（108）；各系统之间通过管道和线路连接；燃烧试验系统（103）从西至东依次包括空氧混合段和燃烧加热装置（103
‑
1）；S40.进行高超声速高温风洞各分系统设计；S41.空气氧气氮气系统（101）设计；空气氧气氮气系统（101）提供的氧化剂工质经燃烧试验系统（103）的空氧混合段进入燃烧加热装置（103
‑
1）中辅助燃烧，为高超声速高温风洞提供高温试验气体；按照液氧系统高压罐顶位和主体管路高位的原则设计空气氧气氮气系统（101）；具体布局如下：高压空气储罐群（101
‑
1）、中压低压氮气储罐群（101
‑
2）、高压氮气储罐群（101
‑
3）和低压液氧储罐（101
‑
4）安装在地面安装基础之上，处于主体厂房的外围；主体厂房包括上、中、下三层，下层为架空层，位于第一高度阶梯；燃烧加热装置（103
‑
1）安装在主体厂房的中层，位于第二高度阶梯；高压液氧储罐（101
‑
5）和液氧系列阀门及管道（101
‑
6）安装在主体厂房的上层，位于第三高度阶梯，其中，高压液氧储罐（101
‑
5）位于顶位，液氧系列阀门及管道（101
‑
6）位于次顶位；第一高度阶梯、第二高度阶梯和第三高度阶梯的高度依次增高；高压空气储罐群（101
‑
1）包括若干个工作压力在30MPa以上的空气储罐，与燃烧试验系统（103）的入口端连接，用于向燃烧加热装置（103
‑
1）提供所需的高压空气；中压低压氮气储罐群（101
‑
2）包括若干个工作压力不等的氮气储罐，与主体厂房的内的各系统连接，用于向主体厂房各系统提供阀门控制气和消防气；高压氮气储罐群（101
‑
3）包括若干个工作压力在30MPa以上的氮气储罐，与高压液氧储罐（101
‑
5）和高压异丁烷储罐（102
‑
4）分别连接，用于向高压液氧储罐（101
‑
5）和高压异丁烷储罐（102
‑
4）提供增压压力；低压液氧储罐
（101
‑
4）与高压液氧储罐（101
‑
5）连接，在高超声速高温风洞工作前利用自增压特性将液氧由低压液氧储罐（101
‑
4）加注至高压液氧储罐（101
‑
5）；经氮气增压后，高压液氧储罐（101
‑
5）内的液氧经液氧系列阀门及管道（101
‑
6）的进入燃烧加热装置（103
‑
1）；液氧系列阀门及管道（101
‑
6）的管道包括若干条支路，若干条支路上分别具有对应的阀门，阀门包括截止阀、单向阀、溢流阀、快开阀中的一种或者二种以上的组合阀门；高压液氧储罐（101
‑
5）底部与液氧系列阀门及管道（101
‑
6）平齐，利于液氧的预冷及高压供应；液氧系列阀门及管道（101
‑
6）位于高压液氧储罐（101
‑
5）和燃烧加热装置（103
‑
1）的中间位...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐志共，陈德江，吴斌，朱超，齐大伟，李向东，王利，靳雨树，
申请(专利权)人：中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所，
类型：发明
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