[发明专利]一种用于连续式高速风洞喷液氮降温系统的总温排架

说明书

本发明提出一种用于连续式高速风洞喷液氮降温系统的总温排架，包括多个温度探头、多个探头支杆、排架、底座、端板和数据导线；温度探头和探头支杆个数相同；温度探头采用半椭球体外形，采用螺纹连接安装于探头支杆上，温度探头的数据导线通过探头支杆中心通孔以及排架的中心通孔引出；多个探头支杆沿排架高度方向等间距分布；排架沿高度方向的横截面采用沿风洞气流方向中间厚、前后窄的截面形状，探头支杆安装在排架前端；底座上端固定连接排架底部，下端固定安装于风洞下洞壁；端板底部固定连接排架顶部，端板顶部固定安装于风洞上洞壁。本发明实现了风洞降温系统总温的精确测量，为建成我国第一套连续式高速风洞降温系统提供技术支撑。

技术领域

本发明涉及低温环境下高速气流温度测量装置的设计领域，具体是一种用于连续式高速风洞喷液氮降温系统的总温排架。

背景技术

雷诺数是风洞实验模拟飞行器实际飞行能力的重要相似参数，研制高雷诺数风洞对我国航空工业和国防科技的发展具有重要战略意义和工程应用价值。雷诺数由流体密度、温度、速度和模型尺寸决定，在实验段尺寸与流体介质不易改变的情况下，降温可增大流体密度，减小粘性系数，是一种提高实验雷诺数有效途径。液态氮是一种低沸点的惰性物质，具有蒸发快、化学性质稳定等特点，可通过向风洞内喷洒液氮的方式，利用液氮的气化吸热效应，带走风洞内的热量，从而实现降低气流温度，增大实验雷诺数的目的。我国目前在低温连续式高速风洞方面尚属空白，因此，研制适用于连续式高速风洞的液氮降温系统对我国风洞技术创新与武器装备研制具有重要意义。

连续式高速风洞喷液氮降温系统的最终目的就是降低风洞内气流的温度，因此，如何在风洞降温运行的工况下精确测量气流总温是其必须解决的关键技术之一。根据连续式高速风洞的结构特点及气流在高速、增压和低温状态下的物理特性，总温测量装置的设计需在以下几个方面做专门的考虑：1)风洞内部空间狭小，但风洞实验对流场品质的要求非常高，又因连续式风洞为全封闭结构，故常规的非接触测温难以实现，因此，采用的测温装置需要安装于风洞内部进行接触式测量，且其具有低风阻的流线型气动外形，从而保证风洞的流场不被破坏。2)风洞内的气流速度高，液氮蒸发吸热快，温度扩散时间受限，单点测量难以了解温度的均匀性分布，因此必需进行多点测量，以获取风洞内流场的全局温度分布。3)由于液氮的膨胀和蒸发吸热特性，风洞在降温运行时具有压力高、温度低的特点，因此测量装置需选用耐低温和耐高压的材料，以保证测量设备和风洞结构的安全。4)连续式高速风洞结构紧凑，不易分解，因此所采用的温度测量装置需结构简单、易于安装、拆卸。

由上述分析可知，连续式低温风洞的结构特殊、运行工况复杂，需要研制一套用于连续式高速风洞喷液氮降温系统的总温测量装置，以在不影响风洞流场品质的前提下精确获取风洞内气流的温度分布。

发明内容

为了克服现有测温技术在连续式低温风洞中使用的缺陷，解决接触式测量与流场干扰之间的矛盾，设计具有低风阻的流线型气动外形的耐低温总温测量装置，实现低温环境下气流温度的多点精确测量，本发明提出一种适用于连续式高速风洞喷液氮降温系统的总温排架。

本发明的技术方案为：

所述一种用于连续式高速风洞喷液氮降温系统的总温排架，其特征在于：包括多个温度探头、多个探头支杆、排架、底座、端板和数据导线；温度探头和探头支杆个数相同；

所述温度探头采用半椭球体外形，采用螺纹连接安装于探头支杆上，温度探头的数据导线通过探头支杆中心通孔以及排架的中心通孔引出；

所述探头支杆采用不锈钢材料，开有轴向的中心通孔；探头支杆前端安装温度探头，后端与排架固定连接；多个探头支杆沿排架高度方向等间距分布；

所述排架采用不锈钢材料，沿高度方向开有用于通过数据导线的中心通孔；排架沿高度方向的横截面采用沿风洞气流方向中间厚、前后窄的截面形状，探头支杆安装在排架前端；

所述底座上端固定连接排架底部，下端固定安装于风洞下洞壁；