[实用新型]一种带砂尘模拟的火星风洞

说明书

本实用新型的目的在于提供一种带砂尘模拟的火星风洞，该风洞水平放置于真空容器内，包括收集器、稳定段、收缩段、试验段、引射器段、出口扩散段和引射器，并且还包括第一扩散段，试验段与第一扩散段连接，第一扩散段与引射器段连接，引射器段与扩散段连接，引射器段与扩散段之间为一段过渡的等直段，所述的引射器段的入口安装有引射器，所述的第一扩散段扩散角度不超过5°，所述的引射器段的入口截面面积大于试验段的出口截面面积。只需消耗较少的气量，就能在100Pa气压下,实现大跨度范围的风速5‑100m/s模拟，且试验段的流场均匀稳定，并能在此低气压下，模拟火星的砂尘环境。

技术领域

本实用新型涉及一种带砂尘模拟的火星风洞。

背景技术

风洞一般是用来研究飞机的气动性能及其相关设计，常规的风洞是为设计在地表大气层飞行的航空器而研制的。而火星风洞一种针对火星大气飞行环境而研制的试验模拟设备，有别于常规风洞，火星风洞能模拟火星表面的气体成分、大气压力、密度和流场环境等。火星大气层很薄，大气的主要成分为二氧化碳，大气密度大约相当于地球的1％(与地球表面30-40km高度处的密度相近)，火星表面平均气压只有600Pa，火星上的局部或区域沙尘暴可以在火星的不同季节和不同地方频繁地发生。由于火星表面与地球表面的大气环境存在较大差异，常规的大气环境风洞无法满足进一步模拟火星大气环境的需要。常规的直流式风洞通常采用电机或引射器作为驱动源，当采用电机作为驱动时，无法在低气压环境下形成火星模拟试验所需的风速，而当采用普通的引射器作为驱动时，被引射气流易在出口处形成饱和阻塞现象的影响，也无法实现低气压环境下的高风速模拟。另外，常规方式的砂尘模拟也难以在低气压环境下与风速保持较高的一致性，更难以保证试验段砂尘分布的均匀性。因此，为了满足深空探测与火星环境相关的实验研究的需要，有必要开展火星风洞的研究工作，需要一种能够模拟火星的砂尘环境的火星风洞。

实用新型内容

基于以上不足之处，本实用新型的目的在于提供一种带砂尘模拟的火星风洞，该风洞水平放置于低气压的真空容器内，只需消耗较少的气量，就能在100Pa 气压下,实现大跨度范围的风速5-100m/s模拟，且试验段的流场均匀稳定，并能在此低气压下，模拟火星的砂尘环境。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案予以实现：一种带砂尘模拟的火星风洞，该风洞水平放置于真空容器内，采用直流式风洞的结构，包括收集器、稳定段、收缩段、试验段、引射器段、出口扩散段和引射器，收集器与稳定段连接，稳定段与收缩段连接，收缩段与试验段连接，本风洞还包括第一扩散段，试验段与第一扩散段连接，第一扩散段与引射器段连接，引射器段与扩散段连接，引射器段与扩散段之间为一段过渡的等直段，所述的引射器段的入口安装有引射器，所述的第一扩散段以一定的角度扩散，扩散角度不超过5°，所述的引射器段的入口截面面积大于试验段的出口截面面积，面积比3倍以上。在试验段与引射器段设置第一扩散段，使引射器段与试验段形成高截面面积比，有助于提高引射器效率，避免低气压导致引射器的气流形成堵塞而导致的风速无法进一步提高的问题，进而提高了风洞的风速上限。

本实用新型还具有如下技术特征：

1、所述的收缩段的内部可拆卸连接有砂尘喷嘴，所述的砂尘喷嘴的高度与风洞中心线重合，采用逆气流方向布置，所述的砂尘喷嘴远离试验段的入口。

2、所述试验段的出口截面积大于入口截面积，试验段的入口为正方形，沿气流方向上下壁以一定角度扩散，试验段的出口为矩形，其宽度与试验段入口的宽度相同，但高度大于试验段的入口。通过改变在试验段的上下壁面设置一定的扩散角，使试验段的出口大于入口面积，能明显改善风洞试验段的边界层阻塞效应。

3、所述的引射器包括引射器腔室外壳、多根引射器喷管和引射器连接气管，所述的引射器腔室外壳环绕于引射器段外壁一圈，并与引射器段外壁密封连接形成密闭的引射器腔室，多根引射器喷管位于引射器腔室内并互相平行按一定间隔径向穿过引射器段，每根引射器喷管的首尾都分别与所述的引射器腔室连通，所述的引射器喷管上位于引射器段内的部分开有多个喇叭形小孔，所述的小孔采用方阵对称排列。