[发明专利]一种组合式宽马赫数高焓脉冲风洞管体结构

权利要求书

1.一种组合式宽马赫数高焓风洞管体结构，包括：高压驱动段(1)、双膜段(2)、第一低压被驱动段(3)、第二低压被驱动段(4)，各部段之间采用法兰形式连接，其特征在于，在实现双模态组合驱动运行时，通过第二低压被驱动段(4)与高温段(5)之间的替换拓展风洞马赫数运行范围，其中高温段(5)包含上游高温隔离装置(6)、加热管(7)及管外加热系统(8)和下游高温快开系统(9)，管外加热系统铺设于加热管外围，各部段之间采用法兰形式连接。

2.如权利要求1所述的组合式宽马赫数高焓风洞管体结构，其特征在于，所述管外加热系统(8)含内层高温加热体(10)和外层保温层(11)，内层高温加热体直接与加热管体表面接触，在其外边面包裹保温层。

3.如权利要求2所述的组合式宽马赫数高焓风洞管体结构，其特征在于，所述高温加热体一般采用电加热形式，通过高温电阻元件对蓄热体进行预热。

4.如权利要求1至3任意一项所述的组合式宽马赫数高焓风洞管体结构，其特征在于，所述高压驱动段(1)、双膜段(2)、第一低压被驱动段(3)，通过第二低压被驱动段(4)与高温段(5)之间的更换，实现双模态组合驱动运行方式。

5.如权利要求4所述的组合式宽马赫数高焓风洞管体结构，其特征在于，所述双模态组合驱动运行方式，在中低马赫数段采用管风洞运行模式，在马赫数＞5.0，以激波风洞模式运行。

6.如权利要求1所述的组合式宽马赫数高焓风洞管体结构，其特征在于，管体的直径由管风洞运行模态确定，管体总长及各部段的比例需要综合考虑两种运行模态。

7.如权利要求6所述的组合式宽马赫数高焓风洞管体结构，其特征在于，所述管体的直径，由管风洞运行模态确定，其值的选取受到两方面限制：一方面，为了减弱膨胀波在冷/热段交界面上的反射，从流量守恒关系出发，可以从理论上推导出冷段管径与高温段管径存在以下关系：

dhotdcold=(TcoldThot)0.25]]>

其中，d_hot为高温段管体内径，d_cold为冷段管体内径，T_hot为高温段管体内部气体温度(由试验条件决定)，T_cold为冷段管体内部气体温度(通常为常温)；

另一方面，考虑到管壁附面层影响，管体内部流动马赫数M₁通常介于0.02～0.2之间，该值取决于喷管出口尺寸与高温段管径比值，具体关系式如下：

(dhotd*)2=1M1[2r+1(1+r-12M12)]r+12(r-1)]]>

其中，d^*为喷管喉道尺寸，r为气体比热比。同时，试验气体总温、总压与高温段内气体总温、总压有如下关系：

Tt,1T0=1+r-12M12(1+r-12M1)2]]>

Pt,1P0=(1+r-12M12(1+r-12M1)2)rr-1]]>

其中，下标t,1表示试验气体参数，下标0表示高温段内气体参数。

8.如权利要求6或7所述的组合式宽马赫数高焓风洞管体结构，其特征在于，所述管体的长度，管体总长及各部段的比例需要综合考虑两种运行模态，管风洞运行模式下，运行时间与管体总长及高温段管体长度之间存在以下关系式：

a0t1L=21+M1(1+r-12M1)r+12(r-1)]]>

ΔL=M1a1-u1a02L]]>

其中，t₁为运行时间，L为管体总长，ΔL为高温段管体长度，a为管内声速，u为管内流速。