一种测量低密度气体外掠物体表面换热特性的实验装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及低密度气体换热特性研究领域，具体涉及一种测量低密度气体外掠物体表面换热特性的实验装置。
【背景技术】
[0002]运载器升空过程中，其贮箱外壁面与外界大气环境存在强烈的热量交换，特别是进入临界空间区域(20?100km)，随着运载器上升，大气环境密度逐渐减小，当气体密度降到很低时，传统的关联式已不再适用。此时，则需要一种实验装置来提供低密度环境，深入研究低密度气体与运载器贮箱表面的换热特性；
[0003]目前，随着工业的蓬勃发展，真空环境的利用方兴未艾。如大型真空环境模拟舱、真空管道磁悬浮列车等相继建造，而低真空内设备或仪器的精确热设计，仍缺乏实验数据；
[0004]火星作为人类准备登陆的下一个星球，该现象尤其突出，因为火星的大气密度大约只有地球的1%，但又不像月球大气那样稀薄，对于火星登陆器热管理仍缺乏精确的设
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【发明内容】
[0005]为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种测量低密度气体外掠物体表面换热特性的实验装置，为在低密度环境下设备或仪器热管理精确设计提供实验支持。
[0006]为达此目的，本发明采用以下技术方案:
[0007]—种测量低密度气体外掠物体表面换热特性的实验装置，包括风洞和与其连接的控制组件，
[0008]所述风洞包括一个以上并联的气瓶1，气瓶1出口与减压阀2进口相连，减压阀2出口与稳压罐4进口相连，稳压罐4出口与截止阀5进口相连，截止阀5出口与一个以上并联的流量控制器6进口相连，流量控制器6出口与实验段7进口相连，实验段7出口与一个以上并联的调节阀10进口相连，调节阀10出口与压差阀11进口相连，压差阀11出口与真空栗12相连，
[0009]所述控制组件包括人工智能控制器13，流量控制器6输出端点f与人工智能控制器13输入端点c4连接，流量控制器6输入端点d与人工智能控制器13输出端点c3连接，实验段7内部设置的温度传感器8输出端点c与人工智能控制器13输入端点c2连接，实验段7内部设置的压力传感器9输出端点b与人工智能控制器13输入端点cl连接，调节阀10输出端点a和人工智能控制器13输出端点c0连接。
[0010]所述人工智能控制器13包括可视化界面和可编程逻辑控制器，可视化界面用于设定压力和速度值，动态观察实验段7内压力和速度值，可编程逻辑控制器内存有人工智能算法，具有PID控制功能。
[0011]所述实验段7为有机玻璃加工，实验段7为可拆卸式实验段，实验段7内气体压力和速度调节时，两个参数是相互影响的，通过电动调节阀改变速度值，会影响下游压力值，而通过电动调节阀改变压力值时，会影响上游速度值，此过程是一个动态过程，需要人工智能控制器13根据内置的人工算法进行动态调节。
[0012]所述压差阀11为低真空电磁压差充气阀。
[0013]所述真空栗12为旋片真空栗，极限压力小于0.06Pa，其设置有水预冷系统，防止真空栗损耗。
[0014]所述流量控制器6内设置有流量传感器和电动调节阀。
[0015]所述调节阀10为电动调节阀。
[0016]所述的实验装置能够模拟在1?lOOkPa压力和0?30m/s速度下低密度气体稳定流动，其最低密度达到标况大气密度的0.01%。。
[0017]本发明的有益效果:
[0018]本发明装置可以模拟在不同压力(1?lOOkPa)和速度(0?30m/s)下低密度气体稳定流动，其最低密度约为标况大气密度的0.01%。，为研究低密度气体在不同工况下外掠物体表面换热特性提供了简便的实验手段。
【附图说明】
[0019]图1是本发明的结构示意图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图来进一步说明本发明的技术方案。
[0021]参照图1，一种测量低密度气体外掠物体表面换热特性的实验装置，其包括风洞和与其连接的控制组件，
[0022]所述风洞包括一个气瓶1，气瓶1出口与减压阀2进口相连，减压阀2出口与稳压罐4进口相连，稳压罐4出口与截止阀5进口相连，截止阀5出口与一个流量控制器6进口相连，流量控制器6出口与实验段7进口相连，实验段7出口与一个调节阀10进口相连，调节阀10出口与压差阀11进口相连，压差阀11出口与真空栗12相连，风洞内气体流动是由稳压罐4维持一定的压力，该压力可大于大气压力，真空栗12不断抽气，产生一个压差，推动低密度气体流动，当单个气瓶1供气不稳定时，可以一起并联多个，来稳定供气；
[0023]所述气瓶1出口设置有截止阀、压力检测装置和安全排放装置，所述稳压罐4顶部设置有压力表3和安全排放装置，所述实验段7内部设置有温度传感器8和压力传感器9，所述实验段7为有机玻璃加工，便于观察和试验元件的安装，且为可拆卸式实验段，以方便各种试验元件的放置和测量系统的引出，所述压差阀11为低真空电磁压差充气阀，防止真空栗油返回真空系统，有利于真空栗再启动，所述真空栗12为旋片真空栗，极限压力小于0.06Pa，其设置有水预冷系统，防止真空栗损耗；
[0024]所述控制组件包括人工智能控制器13，流量控制器6输出端点f与人工智能控制器13输入端点c4连接，流量控制器6输入端点d与人工智能控制器13输出端点c3连接，实验段7内部设置的温度传感器8输出端点c与人工智能控制器13输入端点c2连接，实验段7内部设置的压力传感器9输出端点b与人工智能控制器13输入端点cl连接，调节阀10输出端点a和人工智能控制器13输出端点C0连接，提前设定一个实验段7的速度值，当流量控制器6采集到一个流量值后，通过信号输入线f_c4送入人工智能控制器13内，根据其内置的人工智能算法，人工智能控制器13会自动先将设定的速度值转换成一个流量控制器6的流量值，并与测量流量值进行比较，确定输出控制信号大小，通过信号输出线d-c3反馈给流量控制器6，进行速度控制；当压力传感器9采集到实验段7内压力后，通过信号输入线b-cl送入人工智能控制器13内，根据其内置的人工智能算法，人工智能控制器13会自动与压力设定值进行比较，确定输出控制信号大小，通过信号输出线a-cO反馈给调节阀10，调节阀门开度，实现压力控制。
[0025]所述人工智能控制器13包括可视化界面和可编程逻辑控制器，可视化界面用于设定压力和速度值，动态观察实验段7内压力和速度值，可编程逻辑控制器内存有人工智能算法，具有PID控制功能