[发明专利]一种驻点热流和驻点压力共同测量装置及测量方法

说明书

一种驻点热流和驻点压力共同测量装置及测量方法，涉及于电弧风洞高温流场测量的装置领域；包括连接板、水冷前缘、测压管、进水管、出水管、驻点热流探头、驻点压力探头和热电偶；进水管水平固定安装在连接板的上部；出水管水平固定安装在连接板的下部；水冷前缘固定安装在连接板的一侧，且水冷前缘的侧壁与进水管和出水管连通；驻点热流探头和驻点压力探头固定安装在连接板的侧壁；驻点热流探头设置在水冷前缘的上部；驻点压力探头设置在水冷前缘的下部；测压管沿轴向固定安装在连接板的一侧；热电偶固定安装在驻点热流探头穿过连接板的一端；本发明操作简单方便使用，减少试验次数，极大提高试验效率，同时保证测量参数具有较高的精度。

技术领域

本发明涉及一种电弧风洞高温流场测量的装置领域，特别是一种驻点热流和驻点压力共同测量装置及测量方法。

背景技术

等离子电弧加热器风洞装备，简称电弧风洞，是一种通过拉瓦尔喷管产生高温超声速热环境的大型地面试验设备，主要用于高超声速飞行器及太空返回舱的防热材料及防热结构的烧蚀考核，为防热系统的设计提供地面试验数据。电弧风洞模拟的热环境参数主要包括气流总焓、冷壁热流密度、流场压力，气流剪切力等，由于电弧风洞流场的总温高达几千开尔文，所以给各项参数的测量带来不同程度的困难。

驻点热流和驻点压力是电弧风洞试验中极为重要的参数。驻点热流采用常规热流探头测量，由于其测量原理的限制，使得测量时间尽量在2s以内，才能保证较高的测量精度。驻点压力采用水冷压力探头测量，由于测压管路较长，测压管内径较小，使得测量时间要维持15s以上，才能得到稳定准确的数据。同时由于在电弧风洞试验中，需要不断的调整驻点热流和驻点压力，以满足试验的需要，所以要对驻点热流和驻点压力进行多次测量。目前的送进支架只能安装一个探头，在一次电弧风洞试验中，只能对驻点热流或驻点压力中的一个参数进行测量。而且在转换测量参数时，需要耗费大量时间进行探头的拆卸、变换和安装，其探头拆装所需的时间要远远大于参数测量所需的时间。所以在目前的技术条件下，在电弧风洞试验中测量驻点热流和驻点压力的试验效率很低，急需改进。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种驻点热流和驻点压力共同测量装置及测量方法，操作简单方便使用，减少试验次数，极大提高试验效率，同时保证测量参数具有较高的精度。

本发明的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：

一种驻点热流和驻点压力共同测量装置，包括连接板、水冷前缘、测压管、进水管、出水管、驻点热流探头、驻点压力探头和热电偶；其中，连接板为竖直放置的矩形板状结构；进水管水平穿过连接板且固定安装在连接板的上部；出水管水平穿过连接板且固定安装在连接板的下部；水冷前缘固定安装在连接板的一侧，且水冷前缘的侧壁与进水管和出水管连通；驻点热流探头和驻点压力探头固定安装在连接板的侧壁；驻点热流探头设置在水冷前缘的上部；驻点压力探头设置在水冷前缘的下部；测压管沿轴向固定安装在连接板的一侧；热电偶固定安装在驻点热流探头穿过连接板的一端。

在上述的一种驻点热流和驻点压力共同测量装置，所述的水冷前缘采用铜材料；水冷前缘的水平剖面外形为球锥形状；水冷前缘内部设置有冷却水通道，分别与进水管、出水管连通。

在上述的一种驻点热流和驻点压力共同测量装置，所述连接板安装测压管的侧壁中心处，竖直设置有凹槽；所述的测压管采用铜材料；测压管为反向双拐折杆状结构；测压管顶部的水平杆垂直于连接板放置，且指向远离连接板；测压管中部的竖直杆安装在连接板的凹槽中；测压管底部的水平杆穿过连接板与驻点压力探头固定连接。

在上述的一种驻点热流和驻点压力共同测量装置，所述测压管中部的竖直杆中部设置有两个半圆形弯曲结构，实现从侧面绕过进水管和出水管；测压管的内径不小于1mm。

在上述的一种驻点热流和驻点压力共同测量装置，驻点压力探头的轴向设置有第一圆柱连接段；驻点压力探头通过第一圆柱连接段与连接板固定连接；第一圆柱连接段的轴向长度大于连接板厚度的且比连接板厚度小3mm以上。