【技术实现步骤摘要】
本申请涉及航空航天，尤其是涉及一种真空环境下微喷管流动参数测量系统。
技术介绍
1、现如今，微/纳卫星在侦查、导航、测绘、气象等方面发挥着重要作用，微型导弹等微型作战武器的需求增加，微喷管作为微推力器的重要组成部分成为一个研究的热点。由于尺度的大幅缩减(喉部尺寸为几十到几百微米量级)，微喷管内流动与常规喷管有很大差异。微喷管内流动努森数大，雷诺数小(re<1000)，使得其流动特性受粘性影响增大，在壁面处存在滑移现象，喷管扩张段内出现滑移流、过渡流的稀薄流动状态。捕捉微喷管内的流动参数对微喷管的几何结构设计、性能预测、检验cfd计算精度等方面都具有重要意义。微喷管内流动的主要参数包括压强和速度，由于微喷管的尺寸微小，传统的接触式测量方法极易影响微喷管的流场，实验测量其压强和速度成为难点，目前现有的微喷管实验测量方法仅针对其推力进行测量，而对微喷管流动参数的预测多采用理论计算的方法，对微喷管在真空环境下的实验研究还处在探索和发展阶段。例如“cn108303206a模拟真空环境下的微推力器推力测量系统”、“cn106092399a基于扭秤的航天微推力器冲量测量台”等专利仅测量了真空或者常压系统下微喷管的推力或者比冲，而“cn102012293a一种n2o微推力器实验装置”也仅仅使用接触式测量的方法提供了喷管前推力室的压强和温度。上述微喷管内部流动参数测量存在的问题主要在以下方面：
2、1)现有技术无法测量微喷管内的参数分布
3、由于微喷管的尺寸仅有几十到几百微米，其内部流动状态受环境的影响大，微喷管的供
4、2)接触式测量极易影响微喷管的流动
5、目前基于接触式测量的宏观喷管的参数测量已经发展比较成熟，但是宏观喷管的参数测量无法直接应用于微米级喷管，由于微喷管的尺寸微小，内部尺寸仅有几十到几百微米，目前发展的超小型传感器尺寸基本为几毫米到几十毫米，若放置到微喷管内部或者集成到微喷管内壁面上，会严重影响微喷管的流动状态，所以非接触式测量更适合微喷管内参数的测量。
6、3)非接触式测量对测量环境要求极高
7、测量速度的piv技术以及测量压强的psp技术等非接触式测量主要采用光学手段进行测量，且光学测量设备的主要仪器，例如激光器、ccd相机等均无法在真空环境中使用，所以既要保证微喷管内的气体流动可观测，又要保证设备适用于真空环境的测量成为微喷管内部流场测量的难点。
8、4)微喷管的夹持和气体输送
9、为保证非接触式测量的要求，刻蚀微喷管的基材必须使用sio2，其钻螺纹孔的难度大，不能使用简单的螺纹连接的方式进行固定，并且需要将微喷管完全暴露在ccd相机可拍摄的视场内，且要求背景不能存在干扰视场的物体。除此之外，微喷管的进气口仅有1mm，气路与微喷管的连接和密封同样成为一个难点。
10、因此，亟需一种真空环境下微喷管流动参数测量系统，以在一定程度上解决现有技术中存在的技术问题。
技术实现思路
1、本申请的目的在于提供真空环境下微喷管流动参数测量系统，在一定程度上解决现有技术中的技术问题。
2、本申请提供了一种真空环境下微喷管流动参数测量系统，包括气体输送单元、真空模拟单元以及测速测压单元；
3、所述真空模拟单元用于放置微喷管，并对所述微喷管提供真空环境；
4、所述气体输送单元穿过所述真空模拟单元与所述微喷管连接，且能够对所述微喷管提供预设气体，使得所述微喷管处于预设工况；
5、测速测压单元用于对处于真空环境下的所述微喷管进行速度场和压强场的测量。
6、在上述技术方案中，进一步地，所述真空模拟单元包括抽真空构件以及真空舱；
7、所述真空舱围设有安装空间，所述微喷管通过固定夹具设置于所述安装空间内；
8、所述抽真空构件连通于所述真空舱，且能够对所述真空腔抽真空。
9、在上述技术方案中，进一步地，所述真空舱包括支撑框架以及石英玻璃窗；所述支撑框架呈立方体结构，所述石英玻璃窗设置于所述支撑框架的侧壁；
10、所述抽真空构件包括至少一台与所述真空舱连通的机械泵与至少一台与所述真空舱连通的分子泵。
11、在上述技术方案中，进一步地，所述固定夹具包括第一夹持板、第二夹持板以及连接板；
12、所述第一夹持板与所述第二夹持板相对设置，且通过所述连接板连接，所述第一夹持板、所述第二夹持板以及第三夹持板之间围设有所述夹持空间；
13、所述连接板通过连接件固定于所述真空舱，所述第一夹持板或所述第二夹持板上设置有调节件，所述调节件将具有调节端以及与所述调节端连接的抵接端，调节所述调节端，所述抵接端能够穿过所述第一夹持板或所述第二夹持板并抵接至所述微喷管，使得所述微喷管限位于所述夹持空间；
14、所述第一夹持板或所述第二夹持板上对应所述微喷管的进气端开设有第一通孔，对应所述微喷管的出气端开设有第二通孔。
15、在上述技术方案中，进一步地，所述气体输送单元包括气体存储罐以及管道；
16、所述管道的一端连通于所述气体储存罐，且另一端通过气路穿舱法兰穿过所述真空舱与所述微喷管的进气端连通。
17、在上述技术方案中，进一步地，所述管道从所述气体存储罐到所述微喷管的方向上依次设置有减压阀、气动软管、比例阀以及流量计；
18、所述管道通过管接头与所述微喷管连通，且所述管道与所述管接头过盈配合。
19、在上述技术方案中，进一步地，所述微喷管上通过管路还连通有微差压传感器以及压强图像处理计算机；所述微差压传感器靠近于所述微喷管且设置于所述真空舱内；所述压强图像处理计算机位于所述真空舱外侧。
20、在上述技术方案中，进一步地，所述测速测压单元包括均设置于所述真空舱外侧的示踪粒子发生器、光源构件、高速摄影仪以及图像采集处理计算机；
21、所述示踪粒子发生器通过至少两个连通管道连通于所述管道，所述管道上位于相邻所述连通管道之间的部分设置有手阀；所述示踪粒子发生器能够产生预设量的al2o3颗粒，并能够随气流进入所述微喷管所在的待测流场；
22、光源构件用于产生片光源；
23、所述高速摄影仪与所述图像采集处理计算机通讯连接，所述高速摄影仪在垂直于所述片光源的方向上以采样间隔时间采集所述待测流场中所述示踪粒子的位置变化；
24、所述图像采集处理计算机根据所述示踪粒子的位置变化，计算出所述待测流场中所述示踪粒子处的流体质点在采样时刻的瞬时速度。
25、在上述技术方案中，进一步地，所述光源构件包括激光发生器以及片光器；
26、所述片光器设置于所述激光发生器的发光端，所述激光发本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种真空环境下微喷管流动参数测量系统，其特征在于，包括气体输送单元、真空模拟单元以及测速测压单元；
2.根据权利要求1所述的真空环境下微喷管流动参数测量系统，其特征在于，所述真空模拟单元包括抽真空构件以及真空舱；
3.根据权利要求2所述的真空环境下微喷管流动参数测量系统，其特征在于，所述真空舱包括支撑框架以及石英玻璃窗；所述支撑框架呈立方体结构，所述石英玻璃窗设置于所述支撑框架的侧壁；
4.根据权利要求2所述的真空环境下微喷管流动参数测量系统，其特征在于，所述固定夹具包括第一夹持板、第二夹持板以及连接板；
5.根据权利要求4所述的真空环境下微喷管流动参数测量系统，其特征在于，所述气体输送单元包括气体存储罐以及管道；
6.根据权利要求5所述的真空环境下微喷管流动参数测量系统，其特征在于，所述管道从所述气体存储罐到所述微喷管的方向上依次设置有减压阀、气动软管、比例阀以及流量计；
7.根据权利要求5所述的真空环境下微喷管流动参数测量系统，其特征在于，所述微喷管上通过管路还连通有微差压传感器以及压强图像处理计算机
8.根据权利要求5所述的真空环境下微喷管流动参数测量系统，其特征在于，所述测速测压单元包括均设置于所述真空舱外侧的示踪粒子发生器、光源构件、高速摄影仪以及图像采集处理计算机；
9.根据权利要求8所述的真空环境下微喷管流动参数测量系统，其特征在于，所述光源构件包括激光发生器以及片光器；
10.根据权利要求9所述的真空环境下微喷管流动参数测量系统，其特征在于，所述微喷管的壁面贴设有PSP层，当PSP层受到来自所述激光发生器发出的特定波长的激发光照射时，所述高速摄影仪能够捕捉所述微喷管的壁面处不同光的反射；根据所述图像采集处理计算机建立的PSP光学特性与压力的定量关系，以实现对微喷管的壁面压力测量。
...【技术特征摘要】
1.一种真空环境下微喷管流动参数测量系统，其特征在于，包括气体输送单元、真空模拟单元以及测速测压单元；
2.根据权利要求1所述的真空环境下微喷管流动参数测量系统，其特征在于，所述真空模拟单元包括抽真空构件以及真空舱；
3.根据权利要求2所述的真空环境下微喷管流动参数测量系统，其特征在于，所述真空舱包括支撑框架以及石英玻璃窗；所述支撑框架呈立方体结构，所述石英玻璃窗设置于所述支撑框架的侧壁；
4.根据权利要求2所述的真空环境下微喷管流动参数测量系统，其特征在于，所述固定夹具包括第一夹持板、第二夹持板以及连接板；
5.根据权利要求4所述的真空环境下微喷管流动参数测量系统，其特征在于，所述气体输送单元包括气体存储罐以及管道；
6.根据权利要求5所述的真空环境下微喷管流动参数测量系统，其特征在于，所述管道从所述气体存储罐到所述微喷管的方向上依次设置有减压阀、气动软管、比例阀以及流量计；
7....
【专利技术属性】
技术研发人员：刘立辉，李馨洁，邓雨涵，袁军娅，蔡国飙，章俊杰，岳子欣，李南冰，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。