超声速风洞制造技术

本发明专利技术提供了一种超声速风洞，包括超声速风洞主体，超声速风洞主体包括试验段和设置在试验段下游的使超声速流场自由通过并用于安装光学设备的安装舱；入射光生成装置，用于形成照亮试验段内的流场区域的入射光；光学观测设备，用于观测试验段内的流场区域的超声速流场；光学观测设备安装在试验段外和安装舱内的至少一处。通过在试验段下游设置安装舱，入射光生成装置生成的入射光照射到试验段内，光学观测设备可根据射入试验段内所形成的入射光的位置可选择地安装在试验段外或安装舱内，以便对试验段内的流场区域的超声速流场观测；该系统能够对试验段的超声速流场进行多角度观测及三维成像。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了一种超声速风洞，包括超声速风洞主体，超声速风洞主体包括试验段和设置在试验段下游的使超声速流场自由通过并用于安装光学设备的安装舱；入射光生成装置，用于形成照亮试验段内的流场区域的入射光；光学观测设备，用于观测试验段内的流场区域的超声速流场；光学观测设备安装在试验段外和安装舱内的至少一处。通过在试验段下游设置安装舱，入射光生成装置生成的入射光照射到试验段内，光学观测设备可根据射入试验段内所形成的入射光的位置可选择地安装在试验段外或安装舱内，以便对试验段内的流场区域的超声速流场观测；该系统能够对试验段的超声速流场进行多角度观测及三维成像。【专利说明】超声速风洞
本专利技术涉及空气动力学领域，特别地，涉及一种超声速风洞。
技术介绍
超声速流场研究是现代空气动力学研究的热点和难点问题，广泛存在于高超声速飞行器设计、超燃冲压发动机、高超声速导弹以及高能激光器等工程应用中，所涉及的激波边界层相互干扰、涡结构相互作用和湍流等问题远较不可压缩流场复杂，具有重要的工程和理论价值，相关研究亟待深入开展。超声速风洞一般由稳定段、收缩段、喷管段、试验段、扩压段以及驱动装置组成，不同的方案有不同的结构形式和不同的试验室布置，其总体方案对于风洞的结构设计、制造、安装以及性能都有很大影响。由于超声速流场的流动特性十分复杂，定量流动成像技术是研究这些特征的重要手段，但它需要混合风洞具有良好的光学测量环境，以便排除不必要的干扰，因此需对风洞总体结构进行有针对性地设计。国防科技大学博士学位论文《超声速混合层时空结构的实验研究》(赵玉新，2008)设计的超声速混合风洞主要由三部分组成:稳定段、双喷管与实验段，相应的配套设备还包括总压调节器以及真空设备等。该风洞的来流可以通过干燥器、除尘机和空调进行处理；总压调节器可以连续调节低速层来流总压；双喷管以B-样条曲线为基础进行设计，能够为混合流场提供均匀的来流条件；工作时间长达两分钟以上，可以完全消除风洞启动和关闭的影响，并且其试验段的观察窗经过精心设计后可以很好的对流场的展向截面和纵向截面进行层析观测，然而在进行非接触光学观测时，不可避免的出现壁面反射光干扰，相机也难以在流向方向上进行层析观测。如图1所示，超声速风洞进行光学测量，超声速风洞包括超声速风洞主体1、射入超声速风洞试验段的入射光2、对超声速风洞里的流场进行拍照的相机3。现有的相机3设置在风洞的外面，只能对垂直于Y方向和Z方向的入射光2拍照，不能对垂直于X方向的入射光2拍照；如果成角度观测图像，则其畸变较大，成像不清晰；另外光源垂直于三个方向打出入射光2，入射光2垂直于风洞1的壁面造成的反射光很强，且会对相机3的观测区域产生较大影响，不好消除，导致近壁面流场观测效果差。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种超声速风洞，以实现对超声速流场的多角度观测及三维成像。为实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了 一种超声速风洞，包括超声速风洞主体，超声速风洞主体包括试验段和设置在试验段下游的使超声速流场自由通过并用于安装光学设备的安装舱；入射光生成装置，用于形成照亮试验段内的流场区域的入射光；光学观测设备，用于观测试验段内的流场区域的超声速流场；光学观测设备安装在试验段外和安装舱内的至少一处。进一步地，当入射光生成装置生成的入射光从试验段的上壁面射入试验段时，光学观测设备安装在安装舱内以朝入射光的照亮区域观测或光学观测设备设置在试验段的侧端以透过试验段的侧壁的光学玻璃朝入射光的照亮区域观测。进一步地，入射光生成装置包括设置在安装舱内的将入射光朝向试验段内反射的光学反射设备。进一步地，当入射光生成装置生成的入射光从安装舱的上壁面射入试验段时，光学反射设备将入射光反射进入试验段，光学观测设备设置在试验段的侧端以透过试验段的侧壁的光学玻璃朝入射光的照亮区域观测。进一步地，当入射光生成装置生成的入射光从安装舱的侧壁面射入试验段时，光学反射设备将入射光反射进入试验段，光学观测设备设置在试验段的上端以透过试验段的上端面的光学玻璃朝入射光的照亮区域观测。进一步地，光学观测设备包括相机及可多自由度调整相机位置的第一调节机构。进一步地，光学反射设备包括反射镜和可多自由度调整反射镜位置的第二调节机构。进一步地，入射光呈片状。进一步地，入射光呈柱状。进一步地，超声速风洞主体还包括对进入超声速风洞主体的气体进行初步整流的过渡段、设置在过渡段下游的对气体进行整流的稳定段、设置在稳定段的下游及试验段上游之间的喷管段、以及设置在安装舱下游的扩压段。本专利技术具有以下有益效果:通过在试验段下游设置安装舱，入射光生成装置生成的入射光照射到试验段内，光学观测设备可根据射入试验段内所形成的入射光的位置可选择地安装在试验段外或安装舱内，以便对试验段内的流场区域的超声速流场观测；该系统能够对试验段的超声速流场进行多角度观测及三维成像。除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本专利技术还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本专利技术作进一步详细的说明。【专利附图】【附图说明】构成本申请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:图1是现有技术的超声速风洞的结构示意图；图2是本专利技术优选实施例一的超声速风洞的结构示意图；图3是本专利技术优选实施例二的超声速风洞的结构示意图；图4a是本专利技术的超声速风洞主体的过渡段的结构示意图；图4b是图4a的侧视示意图；图5a是本专利技术的超声速风洞主体的结构示意图；图5b是图5a的侧视示意图；图6a是是本专利技术的超声速风洞主体喷管段的结构示意图；图6b是图6a的侧视示意图；图7是本专利技术的超声速风洞主体的试验段的结构示意图；图8是本专利技术的超声速风洞主体的安装舱的结构示意图；图9是本专利技术的超声速风洞的光学观测设备的结构示意图；以及图10是本专利技术的超声速风洞主体的扩压段的结构示意图。10、超声速风洞主体；20、入射光；30、光学观测设备；40、光学反射设备；11、过渡段；12、稳定段；13、喷管段；14、试验段；15、安装舱；16、扩压段；31、相机；32、第一调节机构；33、防护罩。【具体实施方式】以下结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明，但是本专利技术可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。参见图2和图3，本专利技术的优选实施例提供了一种超声速风洞，包括超声速风洞主体10，超声速风洞主体10包括试验段14和设置在试验段14下游的使超声速流场自由通过并用于安装光学设备的安装舱15 ;入射光生成装置，用于形成照亮试验段14内的流场区域的入射光20 ;光学观测设备30，用于观测试验段14内的流场区域的超声速流场；光学观测设备30安装在试验段14外和安装舱15内的至少一处。根据本专利技术的超声速流场显示系统，通过在试验段14的下游设置安装舱15，入射光生成装置生成的入射光照射到试验段14内，光学观测设备30可根据射入试验段14内所形成的入射光20的角度可选择地安装在试验段14的外侧或安装舱15内，并对试验段14内的超声速流场成像；该系统能够对试验段14的超声速流场进行多角度观测及三维成像。超声速风洞主体10包括顺次连接的过渡段11、稳定段12、喷管段13、试验段14、安装本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超声速风洞，其特征在于，包括超声速风洞主体（10），所述超声速风洞主体（10）包括试验段（14）和设置在所述试验段（14）下游的使超声速流场自由通过并用于安装光学设备的安装舱（15）；入射光生成装置，用于形成照亮所述试验段（14）内的流场区域的入射光（20）；光学观测设备（30），用于观测所述试验段（14）内的所述流场区域的超声速流场；所述光学观测设备（30）安装在所述试验段（14）外和所述安装舱（15）内的至少一处。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵玉新，赵延辉，梁剑寒，刘卫东，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科学技术大学，
类型：发明
国别省市：