一种高超声速风洞薄膜冷却实验系统及实验方法与流程

文档序号:11911577阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种高超声速风洞薄膜冷却实验系统,其特征在于包括:二维冷却模型(1)、薄膜驻室(2)、薄膜喷管(3)、进气通道(4)、冷却窗口(5)、粒子播发器(6)、冷却介质(7);二维冷却模型(1)前缘与风洞喷管出口下表面齐平,薄膜驻室(2)安装在二维冷却模型(1)的自由来流经过的表面A且安装后不形成逆向台阶,薄膜喷管(3)安装在薄膜驻室(2)上且喷口中心线方向与表面A平行,薄膜喷管(3)的喷口下表面与冷却窗口(5)的上表面之间平行且不形成逆向台阶;实验过程中,冷却介质(7)通过粒子播发器(6)经由进气通道(4)进入薄膜驻室(2),再由薄膜喷管(3)喷出冷却介质,在冷却窗口(5)表面形成冷却剪切混合层薄膜。

2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于:所述薄膜驻室(2)在二维冷却模型(1)的安装位置要保证上游湍流边界层的充分发展,并且薄膜喷管(3)喷出冷却介质的有效长度覆盖冷却窗口(5)。

3.根据权利要求1所述的系统,其特征在于:薄膜驻室(2)的体积满足大于10倍薄膜喷管(3)的喷流流量。

4.根据权利要求1所述的系统,其特征在于:薄膜喷管(3)的上表面与表面A之间形成尖角。

5.根据权利要求4所述的系统,其特征在于:所述的尖角在保证加工的基础上控制在10°以内。

6.根据权利要求4所述的系统,其特征在于:所述的尖角最优为5°。

7.根据权利要求1所述的系统,其特征在于:冷却介质(7)、粒子播发器(6)、薄膜驻室(2)、薄膜喷管(3)之间采用二次管路系统进行连接;二次管路系统中的最小截面积大于薄膜喷管(3)喉道面积的1.5倍。

8.根据权利要求7所述的系统,其特征在于:冷却介质(7)与粒子播发器(6)之间的管路截面积大于粒子播发器(6)与薄膜驻室(2)之间管路截面积的2倍。

9.一种高超声速风洞薄膜冷却实验方法,其特征在于步骤如下:

第一步,控制冷却介质的总压范围,保证在实验过程中薄膜喷管喷出冷却介质的有效长度覆盖冷却窗口;

第二步,确定薄膜喷管出口总压,获得冷却介质总压与薄膜喷管出口总压的关系曲线;

第三步,在冷却窗口上喷涂压敏漆涂料,并进行温度标定,得到压敏漆涂料发射光强随温度变化关系;

第四步,在粒子播发器中添加纳米粒子,使得薄膜喷管喷出冷却介质中的粒子浓度满足预设的浓度;

第五步,将满足上述四步要求的高超声速风洞薄膜冷却实验系统放入风洞中,在第一步的总压范围内调节总压,按照预定的马赫数、攻角要求进行实验;

第六步,测量冷却剪切混合层薄膜的结构、获取冷却窗口上压敏漆涂料的光强图,将光强图根据第三步中的变化关系进行修正,得到压敏漆涂料随压力变化的光强图,根据上述测量的结构及得到的光强图结合第二步中的关系曲线,得到薄膜喷管不同出口总压条件下,冷却剪切混合层薄膜结构与光强图的关系。

10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于:采用氮气作为冷却介质,对压敏漆涂料进行温度标定。

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