[发明专利]一种变比热比冷喷流混合气体的制备方法

说明书

本发明公开了一种变比热比冷喷流混合气体的制备方法。该制备方法包括以下步骤：a.根据需要模拟的真实发动机喷流比热比，计算干燥空气的分压力，计算元气体的分压力；清除混合气体储罐中的残留气体；向混合气体储罐充入干燥空气；向混合气体储罐充入元气体；开展飞行器冷喷流干扰风洞实验。其中，元气体为六氟化硫气体、四氟化碳气体或氩气中的一种。本发明的变比热比冷喷流混合气体的制备方法可以制备出适用于飞行器喷流干扰风洞实验的发动机喷流比热比1.2左右的混合气体，可推广应用于制备其它变比热比混合气体。

技术领域

本发明属于风洞实验技术领域，具体涉及一种变比热比冷喷流混合气体的制备方法。

背景技术

飞行器喷流干扰风洞实验是评估飞行器性能的重要手段之一，主要目的是获得飞行器喷流与外流之间的干扰特性。

飞行器喷流干扰风洞实验一般采用高压冷空气作为喷流介质，试验装置简单，容易实现。但高压冷空气的比热比为1.4，与真实发动机喷流比热比不同，如果要模拟喷流动量比，就无法模拟喷流马赫数，这导致喷流干扰风洞实验模拟失真。因此，能够模拟喷流比热比的冷喷流混合气体在飞行器喷流干扰风洞实验中具有重要的应用价值。

目前，关于变比热比冷喷流混合气体制备方法的报道很少。C.Hirschen和A.Gülhan(Influence of Heat Capacity Ratio on Pressure and Nozzle Flow ofScramjets.JOURNAL OF PROPULSION AND POWER Vol.25,No.2,March–April 2009)分别采用空气、六氟化硫和氩气作为冷喷流介质研究了喷流比热比对冲压发动机喷流的影响，但这些介质的比热比是固定的，并不能够模拟真实发动机喷流的比热比。

当前，亟需发展一种适用于飞行器喷流干扰风洞实验的变比热比冷喷流混合气体的制备方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种变比热比冷喷流混合气体的制备方法。

本发明的变比热比冷喷流混合气体的制备方法，其特点是，所述的制备方法使用的制备装置包括沿气体流动方向通过管道顺序连接的进气口、过滤器、手动阀、压力表、混合气体储罐、安全阀、压力变送器、减压阀、调压阀和出气口；进气口连接有两路并联的进气管道，一路进气管道通过电磁阀Ⅰ连接干燥空气气源，另一路进气管道通过电磁阀Ⅱ连接元气体储罐；出气口通过管道连接风洞试验模型的进气口；

所述的制备方法包括以下步骤：

a.根据需要模拟的真实发动机喷流比热比，计算干燥空气的分压力，计算六氟化硫气体、四氟化碳气体或氩气中的一种元气体的分压力，计算公式如下：

其中：γ：气体比热比；c_p：气体的定压比热；μ：气体的摩尔质量；w：气体的质量分数；P：气体分压力；

下标1：干燥空气；下标2：元气体；下标j：混合气体；

b.清除混合气体储罐中的残留气体：

打开电磁阀Ⅰ、手动阀、减压阀和调压阀，关闭电磁阀Ⅱ，干燥空气气源内的干燥空气进入混合气体储罐，吹扫混合气体储罐中的残留气体，吹扫时间大于等于1min；

c.根据步骤a计算的干燥空气的分压力，向混合气体储罐充入干燥空气：

关闭调压阀，打开手动阀，由干燥空气气源、电磁阀Ⅰ、压力变送器组成的反馈回路向混合气体储罐充入干燥空气，达到干燥空气的分压力后，关闭电磁阀Ⅰ；

d.根据步骤a计算的元气体的分压力，向混合气体储罐充入元气体：