專利名稱：一種激波風洞駐室末端氣體污染抑制方法
技術領域：
本發明涉及吸氣式高速飛行器實驗研究的一項技術，特別涉及用于高超聲速飛行器地面模擬設備的設計。
背景技術：
利用激波風洞進行高超聲速飛行的地面模擬實驗中，激波風洞驅動段與被驅動段之間的膜片破裂后，形成向激波風洞被驅動段方向運動的激波，激波壓縮被驅動段內的試驗氣體使其溫度和壓力提升，激波運動至被驅動段端部后，形成激波反射，進一步提升試驗氣體的溫度和壓力。因此，在激波風洞被驅動段末端形成一個高溫高壓氣體駐室，為風洞試驗提供足夠總溫和總壓的氣體。在實際的激波管運行中，被驅動段端部形成的反射激波上游激波風洞附面層相互作用，形成復雜的反射激波/附面層相互干擾現象，來自驅動段的非試驗氣體通過附面層底部流動快速地向被驅動段端部方向運動并形成了來自驅動段的非試驗氣體與反射激波壓縮的試驗氣體之間的相互摻混，這一現象稱為激波風洞試驗氣體的污染效應，主要來自于激波風洞中反射激波與附面層的相互作用。激波風洞中試驗氣體的污染效應導致駐室內試驗氣體純凈程度下降，試驗氣體成分及溫度偏離設計狀態。因此，激波風洞中減小污染氣體效應對于激波風洞的流動品質和試驗有效時間非常重要。
發明內容
本發明的目的在于提供一種激波風洞駐室末端氣體污染抑制方法，能夠降低激波 /附面層干擾引起的來自驅動段氣體對被驅動段端部駐室試驗氣體的污染程度。本發明提供的一種激波風洞駐室末端氣體污染抑制方法是在被驅動段端部安裝一環形的隔離裝置，通過該隔離裝置阻擋附面層中來自驅動段的氣體對被驅動段端部駐室高能量空氣的污染。優選地，所述隔離裝置包括兩端開口的圓筒，該圓筒的一端通過加強筋安裝在與所述被驅動段端部相接的拉瓦爾噴管的端面上。優選地，所述圓筒的內徑為所述被驅動段內徑的80 90%，所述的長度為所述圓筒的內徑的1/4。本發明通過在被驅動段的末端安裝一隔離裝置，尤其是具有適當長度和內外徑的圓筒，這樣，就能夠阻擋激波壓縮的試驗氣體與來自驅動段的污染氣體之間的混合摻混作用，從而降低激波/附面層干擾引起的來自驅動段氣體對被驅動段端部駐室試驗氣體的污染程度。本發明可以應用于高超聲速飛行器的地面試驗研究。
以下基于下面附圖中的非限制性實施例對本發明作進一步的闡述。
圖1是本發明激波風洞駐室末端防氣體污染的隔離裝置在風洞中的安裝示意圖；圖2是隔離裝置的結構示意圖；圖3是圖2的左視示意圖；圖4為未采用隔離裝置時被驅動段末端的流體狀態示意圖；圖5為采用了隔離裝置時被驅動段末端的流體狀態示意圖；圖6為未采用和采用了隔離裝置后的風洞運行數值仿真結果示意圖。
具體實施例方式如圖1所示，被驅動段2的末端安裝有拉瓦爾噴管2，膜片5通過膜片壓塊4安裝在拉瓦爾噴管2的端口處。在被驅動段2端部安裝一環形的隔離裝置3，通過該隔離裝置3 阻擋附面層中來自驅動段的氣體對被驅動段2端部駐室高能量空氣的污染。在本發明實施例中，隔離裝置3包括兩端開口的圓筒31，該圓筒31的一端通過加強筋32安裝在拉瓦爾噴管2的端面上。如圖2、3所示。圓筒31的內徑根據激波風洞被驅動段2內徑以及激波風洞的附面層厚度發展速度來決定。在激波剛剛反射時，附面層厚度最薄，隨著反射激波向驅動段方向的傳播，附面層厚度逐漸增加。更具上述要求并結合激波管具體運動方式，可以選擇圓筒內徑為被驅動段內徑的80 90%，圓筒31長度考慮結構強度和附面層發展速度，可以選擇為圓筒31內徑的1/4。圖4為未采用隔離裝置時被驅動段末端的流體狀態示意圖，圖5為采用了隔離裝置時被驅動段末端的流體狀態示意圖，圖中6污染氣體，7為實驗氣體，圖6為未采用和采用了隔離裝置后的風洞運行數值仿真結果，橫軸為風洞運行時間，縱軸為噴管喉道中心線上的污染氣體成分濃度，曲線A為無隔板，曲線B為有隔板，可以判斷污染氣體對風洞有效試驗時間的影響。未采用隔離裝置3時，污染氣體較早地到達噴管喉道；采用隔離裝置3后， 污染氣體的擴散受到抑制，較晚到達噴管喉道。
權利要求
1.一種激波風洞駐室末端氣體污染抑制方法，該方法是在被驅動段端部安裝一環形的隔離裝置，通過該隔離裝置阻擋附面層中來自驅動段的氣體對被驅動段端部駐室高能量空氣的污染。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述隔離裝置包括兩端開口的圓筒，該圓筒的一端通過加強筋安裝在與所述被驅動段端部相接的拉瓦爾噴管的端面上。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述圓筒的內徑為所述被驅動段內徑的 80 90%，所述的長度為所述圓筒的內徑的1/4。\
全文摘要
本發明公開了一種激波風洞駐室末端氣體污染抑制方法，該方法是在被驅動段端部安裝一環形的隔離裝置，通過該隔離裝置阻擋附面層中來自驅動段的氣體對被驅動段端部駐室高能量空氣的污染。本發明通過在被驅動段的末端安裝一隔離裝置，尤其是具有適當長度和內外徑的圓筒，這樣，就能夠阻擋激波壓縮的試驗氣體與來自驅動段的污染氣體之間的混合摻混作用，從而降低激波/附面層干擾引起的來自驅動段氣體對被驅動段端部駐室試驗氣體的污染程度。本發明可以應用于高超聲速飛行器的地面試驗研究。
文檔編號G01M9/04GK102393290SQ20111025033
公開日2012年3月28日 申請日期2011年8月29日 優先權日2011年8月29日
發明者姜宗林, 李進平, 王春, 趙偉 申請人:中國科學院力學研究所