本发明专利技术属于燃烧风洞试验技术领域，公开了一种低马赫数下宽范围调节气流温度的冷热气流掺混装置。冷热气流掺混装置的减压掺混段为管体；沿减压掺混段的轴线方向，中心空腔为锥形的减压掺混管道；在减压掺混段的内部从前至后依次设置有若干个冷气环形腔；各冷气环形腔沿径向向外设置若干个冷气进气管道，冷气进气管道外接高压冷气源；各冷气环形腔沿径向向内设置若干个冷气分支管道，冷气分支管道在减压掺混管道的出口为冷气孔，冷气孔沿减压掺混管道的周向均匀分布；减压掺混段的前端面设置的圆形凹槽形成冷气缝，冷气缝与第一个冷气环形腔通过连接管道连通。冷热气流掺混装置能够满足模拟不同马赫数目标来流的冷气流量要求。足模拟不同马赫数目标来流的冷气流量要求。足模拟不同马赫数目标来流的冷气流量要求。
【技术实现步骤摘要】
一种低马赫数下宽范围调节气流温度的冷热气流掺混装置
[0001]本专利技术属于燃烧风洞试验
，具体涉及一种低马赫数下宽范围调节气流温度的冷热气流掺混装置。
技术介绍
[0002]燃烧风洞是利用燃烧产生的高温气体经拉瓦尔喷管加速后模拟高马赫数状态来流的试验设备。如果需要燃烧风洞模拟马赫数2~马赫数4的低马赫数状态，由于目标来流的总温总压等参数与燃烧产生的高温气体相比明显较低，需要在燃烧产生的高温气体中掺入冷气使气流总温降低以达到目标状态。现有的冷热气流掺混方案大多采用在燃烧风洞的减压段和稳定段之间设置掺混段，掺混段上设置若干个中心对称分布的燃气气流通道，同时设置与外部的高压冷气源连通的冷气气流通道，冷气气流通道与燃气气流通道连通，在燃气气流通道内掺混，获得所需的试验气流，试验气流再经过稳定段和拉瓦尔喷管进入试验段。
[0003]掺混段具有以下难以克服的技术问题：1.掺混段受到到高温气流的直接冲刷，迎风面热负荷大，易损坏；2.若在掺混段内部增加水冷通道，缓解迎风面热负荷，则会增加掺混段的复杂程度及制作成本，同时水冷造成的额外热量损失，不利于准确估算冷热气流掺混后的温度；3.掺混段的冷气进气流量可调范围较小，模拟不同马赫数目标来流时需更换不同喷空尺寸的面板，降低了燃烧风洞试验效率。
[0004]当前，亟需发展一种低马赫数下宽范围调节气流温度的冷热气流掺混装置。
技术实现思路
[0005]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种低马赫数下宽范围调节气流温度的冷热气流掺混装置，克服现有技术的技术缺陷。
[0006]本专利技术的低马赫数下宽范围调节气流温度的冷热气流掺混装置，其特点是，所述的冷热气流掺混装置的主体为减压掺混段，减压掺混段为管体；沿减压掺混段的轴线方向，中心空腔为锥形的减压掺混管道；沿减压掺混段的轴线方向，在减压掺混段的内部从前至后依次设置有与对应位置的减压掺混管道形状相匹配的若干个冷气环形腔Ⅰ；各冷气环形腔Ⅰ沿径向向外设置若干个冷气进气管道，冷气进气管道外接高压冷气源；各冷气环形腔Ⅰ沿径向向内设置若干个冷气分支管道，冷气分支管道在减压掺混管道的出口为冷气孔，冷气孔沿减压掺混管道的周向均匀分布；减压掺混段的前端面设置有圆形凹槽，圆形凹槽的空腔形成冷气缝，冷气缝与第一个冷气环形腔Ⅰ通过连接管道连通；高压冷气源的高压冷空气依次通过冷气进气管道进入冷气环形腔Ⅰ，再经冷气分支管道、冷气孔进入减压掺混管道，与减压掺混管道内的燃气进行掺混；第一个冷气环形腔
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的高压冷空气通过连接管道进入冷气缝，在减压掺混段的前端面形成冷气气膜；减压掺混段通过调节冷气进气管道的开关数量、开关位置和高压冷气源进气压力调整冷气进气流量。
[0007]进一步地，所述的冷热气流掺混装置用于燃烧风洞，燃烧风洞的结构形式为从前至后顺序连接的燃烧室、减压段、稳定段和拉瓦尔喷管段；冷热气流掺混装置的减压掺混段替换减压段，将燃烧风洞的结构形式变更为从前至后顺序连接的燃烧室、减压掺混段、稳定段和拉瓦尔喷管段。
[0008]进一步地，所述的冷热气流掺混装置用于燃烧风洞马赫数2~马赫数4的运行工况。
[0009]进一步地，所述的冷热气流掺混装置的流量调节比大于等于5，流量调节比为允许使用的最大流量与允许使用的最小流量的比值。
[0010]进一步地，所述的冷热气流掺混装置的冷气流量范围为34kg/s~115kg/s，冷热气流掺混后的气流总温范围为520K~1200K。
[0011]进一步地，所述的高压冷气源的温度为300K，压力2MPa，通过减压阀实现0.6~1MPa范围供应压力调整。
[0012]进一步地，所述的减压掺混段的材料为304不锈钢。
[0013]进一步地，单个的所述的冷气环形腔Ⅰ的冷气分支管道包括沿减压掺混段的轴线方向的N组冷气分支管道，N≥1，每组冷气分支管道包括沿减压掺混段周向均匀分布的若干个冷气分支管道。
[0014]本专利技术的低马赫数下宽范围调节气流温度的冷热气流掺混装置，设置冷气气膜，能够避免冷热气流掺混装置的迎风面承受高温气流的直接冲刷；无需水冷，能够避免水冷对冷热气流掺混后最终温度的额外影响；通过调节冷气进气管道使用数量，还能够实现冷气流量的大范围调节。
[0015]本专利技术的低马赫数下宽范围调节气流温度的冷热气流掺混装置能够满足模拟不同马赫数目标来流的冷气流量要求，结构简单，制造成本较低。
附图说明
[0016]图1为本专利技术的低马赫数下宽范围调节气流温度的冷热气流掺混装置的结构示意图；图2为本专利技术的低马赫数下宽范围调节气流温度的冷热气流掺混装置的安装示意图；图3a为对比例的采用掺混面板的冷热气流掺混装置的结构示意图（主视剖面图）；图3b为对比例的采用掺混面板的冷热气流掺混装置的结构示意图（侧视剖面图）；图4为对比例的采用掺混面板的冷热气流掺混装置的安装示意图。
[0017]图中，1.燃烧室；2.减压段；3.稳定段；4.拉瓦尔喷管段；101.冷气进气管道；102.减压掺混段；103.冷气环形腔Ⅰ；104.连接管道；105.冷气分支管道；106.冷气缝；107.减压掺混管道；108.冷气孔；201.进气口；202.掺混面板；203.冷气环形腔Ⅱ；204.冷气气流通道；205.燃气气流通道；206.冷气环形腔连接通道。
实施方式
[0018]下面结合附图和实施例详细说明本专利技术。
[0019]实施例1
[0020]如图1所示，本实施例的低马赫数下宽范围调节气流温度的冷热气流掺混装置的主体为减压掺混段102，减压掺混段102为管体；沿减压掺混段102的轴线方向，中心空腔为锥形的减压掺混管道107；沿减压掺混段102的轴线方向，在减压掺混段102的内部从前至后依次设置有与对应位置的减压掺混管道107形状相匹配的若干个冷气环形腔Ⅰ103；各冷气环形腔Ⅰ103沿径向向外设置若干个冷气进气管道101，冷气进气管道101外接高压冷气源；各冷气环形腔Ⅰ103沿径向向内设置若干个冷气分支管道105，冷气分支管道105在减压掺混管道107的出口为冷气孔108，冷气孔108沿减压掺混管道107的周向均匀分布；减压掺混段102的前端面设置有圆形凹槽，圆形凹槽的空腔形成冷气缝106，冷气缝106与第一个冷气环形腔Ⅰ103通过连接管道104连通；高压冷气源的高压冷空气依次通过冷气进气管道101进入冷气环形腔Ⅰ103，再经冷气分支管道105、冷气孔108进入减压掺混管道107，与减压掺混管道107内的燃气进行掺混；第一个冷气环形腔Ⅰ103的高压冷空气通过连接管道104进入冷气缝106，在减压掺混段102的前端面形成冷气气膜；减压掺混段102通过调节冷气进气管道101的开关数量、开关位置和高压冷气源进气压力调整冷气进气流量。
[0021]进一步地，所述的冷热气流掺混装置用于燃烧风洞，燃烧风洞的结构形式为从前至后顺序连接的燃烧室1、减压段2、稳定段3和拉瓦尔喷管段4；如图2所示，冷热气流掺混装置的减压掺混段102替换减压段2，将燃烧本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种低马赫数下宽范围调节气流温度的冷热气流掺混装置，其特征在于，所述的冷热气流掺混装置的主体为减压掺混段（102），减压掺混段（102）为管体；沿减压掺混段（102）的轴线方向，中心空腔为锥形的减压掺混管道（107）；沿减压掺混段（102）的轴线方向，在减压掺混段（102）的内部从前至后依次设置有与对应位置的减压掺混管道（107）形状相匹配的若干个冷气环形腔Ⅰ（103）；各冷气环形腔Ⅰ（103）沿径向向外设置若干个冷气进气管道（101），冷气进气管道（101）外接高压冷气源；各冷气环形腔Ⅰ（103）沿径向向内设置若干个冷气分支管道（105），冷气分支管道（105）在减压掺混管道（107）的出口为冷气孔（108），冷气孔（108）沿减压掺混管道（107）的周向均匀分布；减压掺混段（102）的前端面设置有圆形凹槽，圆形凹槽的空腔形成冷气缝（106），冷气缝（106）与第一个冷气环形腔Ⅰ（103）通过连接管道（104）连通；高压冷气源的高压冷空气依次通过冷气进气管道（101）进入冷气环形腔Ⅰ（103），再经冷气分支管道（105）、冷气孔（108）进入减压掺混管道（107），与减压掺混管道（107）内的燃气进行掺混；第一个冷气环形腔Ⅰ（103）的高压冷空气通过连接管道（104）进入冷气缝（106），在减压掺混段（102）的前端面形成冷气气膜；减压掺混段（102）通过调节冷气进气管道（101）的开关数量、开关位置和高压冷气源进气压力调整冷气进气流量。2.根据权利要求1所述的低马赫数下宽范围调节气流温度的冷热气流掺混装置，其特征在于，所述的冷热气流掺混装置用于燃烧风洞，燃烧风洞的结构形式为从前至后顺序...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘龙，康忠涛，王振锋，孙凯，李宏斌，伍军，翟小飞，王溪，
申请(专利权)人：中国空气动力研究与发展中心空天技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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