[发明专利]一种改进储气式风洞的方法及其装置

说明书

本发明属于风洞技术领域，具体涉及一种改进储气式风洞的方法及其装置。其包括低压液态空气或低压液态氮气经气化器吸收环境热源转化为常温高压气体；常温高压气体一部分充入压缩气罐，另一部分驱动膨胀机将高压势能转化为机械能驱动空压机；膨胀机排放的乏气用于冷却空压机；经空气放大器增压后的常温常压空气输入空压机，空压机压缩产生的高压气体与空压机冷却出口排出的乏气混合进入压缩气罐；压缩气罐的压缩气体经过风洞喷气头高速进入风洞管形成风洞气流。本发明将气化器、空气放大器、膨胀机用于风洞领域，充分利用环境热能，大幅度减少对电能的消耗、可以快速、连续大气流供气、简化系统、降低能耗，效率高、成本低。

技术领域

本发明属于风洞技术领域，具体涉及一种改进储气式风洞的方法及其装置。

背景技术

风洞即风洞实验室，是以人工的方式产生并且控制气流，用来模拟飞行器或实体周围气体的流动情况，并可量度气流对实体的作用效果以及观察物理现象的一种管道状实验设备，它是飞行器研制工作中的一个不可缺少的组成部分。它不仅在航空和航天工程的研究和发展中起着重要作用，随着工业空气动力学的发展，在交通运输、房屋建筑、风能利用等领域更是不可或缺的。

风洞的驱动系统有两类，一类是连续式风洞，由可控电机组和由它带动的风扇或轴流式压缩机组成。风扇旋转或压缩机转子转动使气流压力增高来维持管道内稳定的流动。改变风扇的转速或叶片安装角，或改变对气流的阻尼，可调节气流的速度。另一类是储气式风洞，用小功率的压气机事先将空气增压贮存在贮气罐中，或用真空泵把与风洞出口管道相连的真空罐抽真空，实验时快速开启阀门，使高压空气直接或通过引射器进入洞体或由真空罐将空气吸入洞体，因而有吹气、引射、吸气以及它们相互组合的各种形式。

目前储气式风洞普遍采用压气机将空气先压缩到大型储气瓶中，试验时集中释放获取强大气流。压气机工作时电能消耗巨大，从几十千瓦到几万千瓦不等，并且压气机压气的能量转换效率很低，在10~20%之间，大部分能量变成热量散失到环境。传统储气式风洞能耗大、效率低、连续工作时间短，同时一个不稳定的大型负载对电网压力大。

发明内容

针对现有技术上存在的不足，本发明提供充分利用环境热能，节能减排，大幅度减少对电能的消耗、可以快速、连续大气流供气、简化系统、降低能耗，效率高、成本低的改进储气式风洞的方法及其装置。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

一种改进储气式风洞的方法，其包括以下步骤：

低压液态空气或低压液态氮气经高压低温泵压入气化器吸收环境热源转化为常温高压气体；

所述的常温高压气体一部分充入压缩气罐，另一部分驱动膨胀机将高压势能转化为机械能驱动空压机；

环境中的常温常压空气经过空气放大器增压形成有一定压力和流速的气流输入空压机，所述的空压机对输入的带压力和流速的气体进行压缩后输出的高压气体与所述膨胀机做功后产生的乏气混合进入所述的压缩气罐；

所述的压缩气罐的压缩气体经过风洞喷气头高速进入风洞管形成风洞工作气流。

上述的一种改进储气式风洞的方法，其所述的低压液态空气或低压液态氮气的压力范围为0.1-0.5MPa。

上述的一种改进储气式风洞的方法，其所述的常温高压气体的压力范围为0.8-60Mpa。

上述的一种改进储气式风洞的方法，其所述的膨胀机产生的乏气引入所述空压机循环冷却后与所述空压机输出的高压气体混合输入所述的压缩气罐。

上述的一种改进储气式风洞的方法，其所述的热源包括环境中的空气源、水源、土壤源、地热源。