[发明专利]一种不利高过载喷雾冷却液膜形态观测系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种不利高过载喷雾冷却液膜形态观测系统和方法，适用于检验和完善不利高过载下喷雾冷却解析模型和相变传热准则。

背景技术

作用在飞机上的气动力和发动机推力的合力与飞机重力之比称为飞机的过载，飞机所能承受过载的大小是衡量飞机机动性的重要参数。过载的产生主要是由于机翼的升力，当水平转弯，或者翻筋斗时，机翼产生的升力大于重力；当飞机俯冲，或者快速爬升后改平时，机翼产生的升力小于重力，换句话说飞机在飞行中做出高机动动作后均会有过载产生，所做的机动动作越剧烈，产生的过载就越大，因此在飞行任务中无法避免的会产生过载甚至不利高过载环境。一般来说，我们主要考虑的是过载对于飞机的操纵者也就是飞行员的影响，但是不可忽视的是过载不仅对于飞机运动产生影响，还会对飞机环境控制部分造成影响。

飞机环境控制系统是保证飞机座舱和设备舱内具有乘员和设备正常工作所需的适当环境条件的整套装置。飞机环境控制系统包括座舱供气和空气分配、座舱压力控制、温度控制、湿度控制等。其中，温度控制系统合理地控制热空气和冷空气，对座舱的热载荷进行平衡，以达到控制座舱温度的目的。更重要的是，随着科学技术的发展，现代飞机机载电子设备日益增加，也会产生大量的热，这不仅使电子设备的温度环境恶化,对座舱温度也有很大的影响，因此必须对电子设备进行冷却。电子设备的冷却，因消耗功率大，要求条件高，是飞机座舱温度控制中的一个重要问题。为了保证飞机安全飞行，需要对以电子设备为代表的各类热源进行冷却，喷雾冷却技术是常用的冷却技术。

基于以上两点，在过载条件下，探究喷雾冷却能否有效进行成为了关键的问题，特别是在过载加速度较大也就是不利高过载环境下喷雾冷却能否良好进行成为值得研究的问题。与地面设备不同，飞机在做机动飞行(如盘旋飞行)时，机载热控装置会随飞机运动而发生翻转，使喷嘴轴线与重力方向呈一定角度，该角度暂定义为喷雾角度；飞机在改变飞行状态(如做加速或减速飞行)时，机载热控装置又将受到来自不同方向上过载的影响。对于喷雾冷却系统而言，换热面上附着的液膜对换热的影响作用显著。无论是喷雾角度的改变还是附加惯性力的存在都会对换热表面上液膜厚度、流速、流动形态等产生影响，进而影响喷雾冷却的换热性能。

发明内容

鉴于上述问题，为评估机载环境对喷雾冷却换热的影响，本发明提出了一种不利高过载喷雾冷却液膜形态观察系统，用于检验和完善不利高过载下喷雾冷却理论解析模型和相变传热准则。

根据本发明的一个方面，把抗过载喷雾冷却观测系统和离心试验机结合起来，通过改进改善喷雾冷却系统的压力源部分，废液回收部分等使得其具有抗过载能力，保证了观测能够有效进行；通过控制观测系统和试验机的安装角度，模拟不同的不利高过载环境，利用观测系统获得不同观测点当地液膜厚度以及液滴撞击壁面后液膜的形成过程和流动形态，从而检验和完善不利高过载下喷雾冷却理论解析模型和相变传热准则。

根据本发明的一个方面，提出了一种不利高过载喷雾冷却液膜形态观测方法，其特征在于包括：

抗过载压力源部分，用于保证在高过载环境下提供稳定的工质雾化压力；

喷雾冷却腔部分，用于进行喷雾冷却换热并回收废液；

液膜观测与测量部分，用于获得不同观测点当地液膜厚度以及液滴撞击壁面后液膜的形成过程和流动形态；

离心试验台，用于提供各种不利高过载加速度环境；

不利高过载观测方法，用于提供观测所需的不利高过载环境以及进行各种不利高过载环境下的喷雾观测。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的一种不利高过载喷雾冷却液膜形态观察系统的示意图。

图2(a)、2(b)、2(c)用于说明根据本发明的一个实施例的不利高过载环境观测系统的工作流程。

图3是根据本发明的一个实施例的抗过载压力源的工作流程图。

图4是根据本发明的一个实施例的基废液回收系统的工作流程图。

图5是根据本发明的一个实施例的液膜观测与测量的工作流程图。

具体实施方式