用于sma驅(qū)動器的套管式冷卻系統(tǒng)及實驗方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于SMA驅(qū)動器的套管式冷卻系統(tǒng)，屬于動力與傳動系統(tǒng)領(lǐng)域。本發(fā)明包括壓縮空氣供應(yīng)裝置、出流管和冷卻管，壓縮空氣供應(yīng)裝置連接出流管的一端，出流管的另一端連接冷卻管的一端，冷卻管的另一端為開口，冷卻管內(nèi)插入SMA絲，所述冷卻管與SMA絲之間存在間隙形成壓縮空氣通道。本發(fā)明還公開了一種用于SMA驅(qū)動器的套管式冷卻系統(tǒng)的實驗方法。本發(fā)明對單根SMA絲的冷卻速度快、效率高，適合布置于有多根SMA驅(qū)動器緊密排布的場合，能夠在不影響其他SMA絲的情況下進行單根快速冷卻。SMA絲直徑與冷卻管直徑之比的取值范圍為Ds/Dc∈[0.4,0.5]，可加快壓縮空氣通過冷卻管的速度，提高冷卻效率。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種套管式冷卻系統(tǒng)及實驗方法，尤其是一種用于SMA驅(qū)動器的套管 式冷卻系統(tǒng)及實驗方法，屬于動力與傳動系統(tǒng)領(lǐng)域。 用于SMA驅(qū)動器的套管式冷卻系統(tǒng)及實驗方法

【背景技術(shù)】
[0002] 形狀記憶合金（SMA)材料因其具有形狀記憶效應(yīng)，可以將其作為驅(qū)動器使用，SMA 驅(qū)動器具有結(jié)構(gòu)簡單、驅(qū)動力大、功率重量比高、響應(yīng)迅速等優(yōu)點，在實際中特別是在飛行 器機翼變體結(jié)構(gòu)中得到了大量的應(yīng)用。
[0003] SMA驅(qū)動器的冷卻時間直接影響驅(qū)動器的響應(yīng)速度，目前SMA驅(qū)動器冷卻方式有 機械通風(fēng)冷卻、水冷、空冷、散熱器冷卻等，但對于有多根SMA絲機械結(jié)構(gòu)的驅(qū)動器，傳統(tǒng)的 冷卻方法存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、冷卻效率低、加熱和冷卻互相干涉等問題，無法滿足SMA驅(qū)動器正 常的工作需要。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、冷卻效 率高且與加熱互不干涉的用于SMA驅(qū)動器的套管式冷卻系統(tǒng)。
[0005] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的用于SMA驅(qū)動器的套管式冷卻系統(tǒng)，包括 壓縮空氣供應(yīng)裝置、出流管和冷卻管，所述壓縮空氣供應(yīng)裝置連接出流管的一端，出流管的 另一端連接冷卻管的一端，冷卻管的另一端為開口，所述冷卻管內(nèi)用于插入SMA絲，所述冷 卻管與SMA絲之間存在間隙形成壓縮空氣通道。
[0006] 本發(fā)明中，所述SMA絲直徑與冷卻管直徑之比的取值范圍為Ds/D。e [0.4,0. 5]， Ds為SMA絲直徑，D。為冷卻管直徑。
[0007] 本發(fā)明中，所述壓縮空氣供應(yīng)裝置包括空氣壓縮機、氣壓傳感器和PXI采集控制 器；所述空氣壓縮機與出流管連接，所述氣壓傳感器連接空氣壓縮機，所述PXI采集控制器 分別與氣壓傳感器、空氣壓縮機的冷卻控制閥連接。
[0008] 本發(fā)明中，所述空氣壓縮機設(shè)有泄壓閥，所述泄壓閥連接氣壓傳感器。
[0009] 本發(fā)明中，冷卻管為PU耐熱管。
[0010] 本發(fā)明還公開了用于SMA驅(qū)動器的套管式冷卻系統(tǒng)的實驗方法，其特征于包括以 下步驟：
[0011] 1)、不考慮冷卻過程中相變潛熱對溫度的影響，建立SMA絲熱力學(xué)方程： ?/7"1
[0012] + +L\ =0 (1) at
[0013] 式⑴中％為SMA絲質(zhì)量，csS SMA材料的比熱容，TS表示SMA絲表面溫度，EjP Us分別表示單位時間內(nèi)的輻射換熱量和表面對流換熱量，其中：
[0014] ES=A5(T^-Tt) (2)
[0015] 式（2)中，A為SMA絲換熱表面積,?^為環(huán)境溫度，δ為Stefan-Boltzmann常數(shù)；
[0016] Us = Ah(Ts-TcJ (3)
[0017] 式⑶中，h表示SMA絲的表面換熱系數(shù)；在SMA絲溫度[及!^已知情形下，參數(shù) h的表達(dá)式為：
[0018] h = Nu - (4)
[0019] 式（4)中，Ds為SMA絲直徑、Nu表示對流換熱努謝爾特數(shù)、λ為定性溫度下的空 氣導(dǎo)熱系數(shù)，與溫度Τ的關(guān)系式為λ = (0.76Τ+36. 04)/10000;在At時間內(nèi)，近似認(rèn)為熱 阻不變，則Nu越大，對流換熱過程越強烈；
[0020] 2)、建立管內(nèi)湍流下的強制對流努謝爾特數(shù)Nuen數(shù)學(xué)模型：
[0021] Nuen = 0. 023Re°-8Pr°·4 (5)
[0022] 式（5)中，Re表示換熱段內(nèi)流動雷諾數(shù)，其中：
[0023] Re = uavDhPa/y (6)
[0024] 式（6)中，uav表示換熱管內(nèi)平均流速，Dh = D「DS表示換熱段內(nèi)環(huán)隙當(dāng)量直徑，p a 為空氣密度，μ表示空氣運動粘度；
[0025] 3)、根據(jù)氣壓傳動學(xué)原理將整個系統(tǒng)的管道代換為集中氣阻，由定積氣容絕熱放 氣時間方程求得氣罐內(nèi)壓力隨時間的關(guān)系式，并將其表不成氣阻上游氣壓Pi與時間t的函 數(shù)關(guān)系： Pl=-^-- (7)
[0026] (1000.4/ ^/4317^ + 1
[0027] 式（7)中，Ρ(ι為初始狀態(tài)時的罐內(nèi)氣壓；
[0028] 4)、令〇 i = P〇0/Pl表示放氣過程中噴嘴下游（環(huán)境）氣壓與上游氣壓比，〇。= p=〇/Pci表示初始時刻氣壓比，當(dāng)〇 i小于臨界氣壓比〇. 5283時，冷卻管內(nèi)質(zhì)量流量qm的計 算公式為： r 1 , r 2 r-叮 2k f ,。、
[0029] qm - Aep0 -- - (8) m e °u+iJ
[0030] 式⑶中，k為比熱容比，R為氣體常數(shù)；
[0031] 5)、考慮管道內(nèi)壁摩擦阻力對氣流動能的影響，通過對整個管道按長度積分，建立 管道內(nèi)的流動數(shù)學(xué)模型，求得冷卻管內(nèi)的平均空氣密度； / \ ^
[0032] - 2D,q~ \n - + fqm~L{ - p{p{''p''2!l) - 0 (9) ^ ^ A ) k + \x 1
[0033] 式（9)中，Pl為氣罐出口處的空氣密度，p2S冷卻管出口處的空氣密度，In表 示對數(shù)函數(shù)；
[0034] 6)、結(jié)合由上式⑶所得的管內(nèi)空氣流量數(shù)據(jù)，得到冷卻管內(nèi)的平均空氣流速uav ; 將uav代入式（6)，可求得換熱段內(nèi)流動雷諾數(shù)Re，進而通過式（5)計算冷卻過程中任意時 刻的強制對流努謝爾特數(shù)Nu en ;
[0035] 7)、通過對式（1)按時間積分得出SMA絲在冷卻過程中溫度隨時間的變化數(shù)據(jù)。
[0036] 本發(fā)明的有益效果在于：（1)、本發(fā)明對單根SMA絲的冷卻速度快、效率高，其速度 為傳統(tǒng)自然冷卻的5倍以上，為風(fēng)扇冷卻方式的3倍以上；（2)、本發(fā)明適合布置于有多根 SMA驅(qū)動器緊密排布的場合，能夠在不影響其他SMA絲的情況下進行單根快速冷卻；(3)、 SMA絲直徑與冷卻管直徑之比的取值范圍為Ds/D。e [0.4, 0.5]，可以進一步使用壓縮空氣 快速通過冷卻管，提高冷卻效率；(4)、冷卻管選擇PU耐熱管，確保了冷卻管的工作穩(wěn)定性； (5)、其結(jié)構(gòu)簡單可靠，機械結(jié)構(gòu)內(nèi)部僅保留冷卻管部件，壓縮空氣罐、冷卻控制閥及控制設(shè) 備布置于結(jié)構(gòu)外，維修方便。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0037] 圖1差動式SMA驅(qū)動器示意圖；
[0038] 圖2本發(fā)明用于SMA驅(qū)動器的套管式冷卻系統(tǒng)示意圖；
[0039] 圖3為本發(fā)明中壓縮空氣罐及冷卻系統(tǒng)控制框圖；
[0040] 圖4仿真計算過程中冷卻管出口附近的流場速度云圖；
[0041] 圖5空氣壓縮機中壓縮空氣罐出口壓強與放氣時間的關(guān)系曲線；
[0042] 圖6空氣質(zhì)量流量隨時間變化曲線；
[0043] 圖7強制對流換熱SMA絲溫度與時間關(guān)系曲線。

【具體實施方式】
[0044] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作詳細(xì)說明。
[0045] 本發(fā)明主要應(yīng)用于SMA驅(qū)動器機械結(jié)構(gòu)的冷卻，差動式SMA驅(qū)動結(jié)構(gòu)示意圖，如圖 1所示。SMA絲驅(qū)動器中，SMA1和SMA2上下對稱分布，且經(jīng)過預(yù)拉伸后存在一定的預(yù)應(yīng)變。 當(dāng)SMA1加熱至溫度超過A s (母相相變開始溫度）時，SMA1將回復(fù)到預(yù)拉伸前的長度，絲內(nèi) 拉應(yīng)力產(chǎn)生的順時針力矩使機構(gòu)順時針偏轉(zhuǎn)，同時導(dǎo)致SMA2被拉伸；反之，SMA2加熱時機 構(gòu)逆時針偏轉(zhuǎn)。
[0046] 如圖2所示，本發(fā)明用于SMA驅(qū)動器的套管式冷卻系統(tǒng)，包括空氣壓縮機、出流管、 氣壓傳感器和PXI采集控制器，空氣壓縮機包括空壓電機和壓縮空氣罐組成，壓縮空氣罐 出口與出流管的一端連接，壓縮空氣罐出口與出流管間安裝有冷卻控制閥，冷卻控制閥連 接PXI采集控制器，以控制壓縮空氣罐向出流管供氣；出流管的另一端與冷卻管的一端連 接，冷卻管的另一端為開口，冷卻管采用PU耐熱管；氣壓傳感器連接壓縮空氣罐的出口處， 實時測量壓縮空氣罐內(nèi)的壓力信號；壓縮空氣罐的罐體上安裝有泄壓閥，泄壓閥連接氣壓 傳感器，當(dāng)壓縮空氣罐壓力大于上限時通過打開泄壓閥降低氣壓；空壓電機連接氣壓傳感 器，氣壓傳感器PXI連接采集控制器。SMA絲插入冷卻管內(nèi)，每個冷卻管插入1根SMA絲，冷 卻管與SMA絲之間存在一定的間隙，以便于壓縮空氣的通過；SMA絲直徑D s與冷卻管直徑D。 之比的取值范圍為DyD。^ [0.4, 0.5]。SMA絲的兩端連接加熱電源。本發(fā)明亦可適應(yīng)于包 含多根SMA絲的驅(qū)動器的冷卻，其冷卻管的數(shù)量根據(jù)SMA絲的數(shù)量確定。本例中空氣壓縮 機的壓縮空氣罐容積為12L、出流管長度Q = 1. 8m、壓縮空氣罐出流管內(nèi)gDi = 6mm、冷卻 管長度L2 = 0.2m、冷卻管內(nèi)徑D。= 2mm，SMA絲直徑Ds = 1mm，在實際應(yīng)用中，針對不同直 徑的SMA絲，冷卻管的直徑需相應(yīng)調(diào)整，以保證SMA絲與冷卻管內(nèi)壁之間有一定的間隙。
[0047] 如圖3所示，氣壓傳感器帶有2個通道的開關(guān)量輸出，通道1控制空壓電機開關(guān)， 通道2控制泄壓閥，通道1和通道2上分別設(shè)置繼電器1和繼電器2 ;冷卻控制閥與PXI采 集控制器間連接繼電器3。用戶可自行設(shè)定此通道中允許的氣壓上下閾值，壓縮空氣罐內(nèi) 氣壓保持在安全工作范圍內(nèi)。氣罐內(nèi)最低與最高氣壓值分別為Pmax，若罐內(nèi)氣壓低于 pmin，則冷卻管內(nèi)的空氣流速達(dá)不到冷卻系統(tǒng)需求；而基于安全考慮，罐內(nèi)氣壓須低于P_。
[0048] 本發(fā)明具體控制過程為：氣壓傳感器實時采集罐內(nèi)氣壓，當(dāng)氣罐中氣壓低于pmin 時，氣壓傳感器通道1輸出信號使空壓電機啟動，罐內(nèi)氣壓升高；當(dāng)氣罐中壓強高于Pmax時， 通道1輸出使泄壓閥打開的電平信號，直至氣罐內(nèi)壓強下降至P max時，泄壓閥關(guān)閉。當(dāng)冷卻 系統(tǒng)處于啟動狀態(tài)時，冷卻控制閥由用戶操縱PXI采集控制器發(fā)出信號控制通斷。當(dāng)需要 對SMA絲進行冷卻時，通過PXI采集控制器輸出使冷卻控制閥接通的信號，壓縮空氣高速流 入出流管之后流入SMA絲冷卻管，氣流以一定速度穿過冷卻管與受熱SMA絲之間形成的環(huán) 形窄縫通道，形成強制對流換熱后，通過冷卻管的開口端排放到外界環(huán)境中；冷卻過程結(jié)束 時，PX采集控制器向冷卻控制閥輸出截止信號，冷卻管內(nèi)無氣流流過。
[0049] 如圖4所示，壓縮空氣高速流經(jīng)冷卻管后噴放到外界環(huán)境中，在與高溫SMA絲的對 流換熱過程中，通過熱交換吸收SMA絲的熱量，使其快速降低溫度。
[0050] 本發(fā)明用于SMA驅(qū)動器的套管式冷卻系統(tǒng)氣壓傳動過程分析實驗方法具體過程 為：
[0051] 1)、不考慮冷卻過程中相變潛熱對溫度的影響，建立SMA絲熱力學(xué)方程，表示成微 分形式如下：
[0052] in c - + E +U =0 (1) ' ' dt
[0053] 式⑴中ms為SMA絲質(zhì)量，d含義為微分算子，cs為SMA材料的比熱容，Ts表示 SMA絲表面溫度，Es和Us分別表示單位時間內(nèi)的輻射換熱量和表面對流換熱量，其中：
[0054] Es =Α?\Τ；-Γ) (2)
[0055] 式（2)中，Α為SMA絲換熱表面積,?^為環(huán)境溫度，δ為Stefan-Boltzmann常數(shù)；
[0056] Us = Ah (Ts-T ") (3)
[0057] 式⑶中，h表示SMA絲的表面換熱系數(shù)；在SMA絲溫度[及!^已知情形下，參數(shù) h的表達(dá)式為：
[0058] h = Nil (4)
[0059] 式（4)中，Ds為SMA絲直徑、Nu表示對流換熱努謝爾特數(shù)、λ為定性溫度下的空 氣導(dǎo)熱系數(shù)，與溫度Τ的關(guān)系式為λ = (0.76Τ+36. 04)/10000;在At時間內(nèi)，近似認(rèn)為熱 阻不變，則Nu越大，對流換熱過程越強烈；
[0060] 2)、建立管內(nèi)湍流下的強制對流努謝爾特數(shù)Nuen數(shù)學(xué)模型：
[0061] Nuen = 0. 023Re°-8Pr°·4 (5)
[0062] 式（5)中，Re表示換熱段內(nèi)流動雷諾數(shù)，其中：
[0063] Re = uavDh P a/ μ (6)
[0064] 式（6)中，uav表示換熱管內(nèi)平均流速，Dh = D「DS表示換熱段內(nèi)環(huán)隙當(dāng)量直徑，p a 為空氣密度，μ表示空氣運動粘度；
[0065] 3)、在冷卻過程中，壓縮空氣罐視為定積氣容，高壓空氣經(jīng)過氣閥、氣罐出流管及 冷卻管后排放到周圍環(huán)境中。在實際過程中，根據(jù)氣壓傳動學(xué)原理將整個系統(tǒng)的管道代換 為集中氣阻，由定積氣容絕熱放氣時間方程求得氣罐內(nèi)壓力隨時間的關(guān)系式，并將其表示 成氣阻上游氣壓P1與時間t的函數(shù)關(guān)系： Pl =-色-T (J)
[0066] (10004/^/431^)+1
[0067] 式（7)中，P(l為初始狀態(tài)時的罐內(nèi)氣壓；
[0068] 4)、令〇 i = P〇0/Pl表示放氣過程中噴嘴下游（環(huán)境）氣壓與上游氣壓比，〇。= p=〇/Pci表示初始時刻氣壓比，當(dāng)〇 i小于臨界氣壓比〇. 5283時，冷卻管內(nèi)質(zhì)量流量qm的計 算公式為： 廣？ γ/(ηι「 π1/2
[0069] qm=AePo ^ (8)
[0070] 式（8)中，k為比熱容比，R為氣體常數(shù)；其中，k = 1.4, R = 287. lX/(kg · K)。 由此計算所得的壓縮空氣罐常溫放氣時壓強隨時間的變化曲線與實驗數(shù)據(jù)對比，如圖5所 示；冷卻過程中管道內(nèi)流量隨時間的變化曲線，如圖6所示；
[0071] 5)、考慮管道內(nèi)壁摩擦阻力對氣流動能的影響，通過對整個管道按長度積分，建立 管道內(nèi)的流動數(shù)學(xué)模型方程如式（9)所示，進而求得冷卻管內(nèi)的平均空氣密度：
[0072] - 20^^ In-+ fqmLx - -~^-( A A _ A A kPi+1)= π ^ p2 J k + lx ;
[0073] 式（9)中，qm為冷卻管內(nèi)質(zhì)量流量，Pl為氣罐出口處的空氣密度，P 2為冷卻管出 口處的空氣密度，In表示對數(shù)函數(shù)；
[0074] 6)、結(jié)合由上式⑶所得的管內(nèi)空氣流量數(shù)據(jù)，得到冷卻管內(nèi)的平均空氣流速uav ; 將uav代入式（6)，可求得換熱段內(nèi)流動雷諾數(shù)Re，進而通過式（5)計算冷卻過程中任意時 刻的強制對流努謝爾特數(shù)Nu en ;
[0075] 7)、通過對式（1)按時間積分得出SMA絲在冷卻過程中溫度隨時間的變化數(shù)據(jù)。
[0076] 在此，以直徑為1mm、長度為120mm、被加熱至67°C的SMA絲為例，計算結(jié)果與實驗 對比，如圖7所示。從圖中可以看出，理論計算結(jié)果與實驗結(jié)果有一定誤差，溫度整體下降 速率計算快于實驗，但仍能準(zhǔn)確反映冷卻時溫度的變化趨勢。
[0077] 在實際應(yīng)用中，若給定管道系統(tǒng)和壓縮空氣罐等硬件設(shè)備，根據(jù)SMA絲的直徑、長 度、加熱溫度等參數(shù)，及冷卻時長的限制等要求，可通過改變壓縮空氣罐內(nèi)的初始?xì)鈮簛碚{(diào) 節(jié)冷卻時間。通過利用上述數(shù)學(xué)模型，可以較準(zhǔn)確的預(yù)測冷卻時間，為后續(xù)的冷卻系統(tǒng)改進 提供了計算方法和依據(jù)。
[0078] 以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人 員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下還可以做出若干改進，這些改進也應(yīng)視為本發(fā)明的 保護范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于SMA驅(qū)動器的套管式冷卻系統(tǒng)，其特征在于：包括壓縮空氣供應(yīng)裝置、出流 管和冷卻管，所述壓縮空氣供應(yīng)裝置連接出流管的一端，出流管的另一端連接冷卻管的一 端，冷卻管的另一端為開口，所述冷卻管內(nèi)用于插入SMA絲，所述冷卻管與SMA絲之間存在 間隙形成壓縮空氣通道。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于SMA驅(qū)動器的套管式冷卻系統(tǒng)，其特征在于：所述SMA絲 直徑與冷卻管直徑之比的取值范圍為Ds/D。e [〇. 4, 0. 5]，Ds為SMA絲直徑，D。為冷卻管直 徑。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于SMA驅(qū)動器的套管式冷卻系統(tǒng)，其特征在于：所述壓縮 空氣供應(yīng)裝置包括空氣壓縮機、氣壓傳感器和PXI采集控制器；所述空氣壓縮機與出流管 連接，所述氣壓傳感器連接空氣壓縮機，所述PXI采集控制器分別與氣壓傳感器、空氣壓縮 機的冷卻控制閥連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于SMA驅(qū)動器的套管式冷卻系統(tǒng)，其特征在于：所述空氣 壓縮機設(shè)有泄壓閥，所述泄壓閥連接氣壓傳感器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于SMA驅(qū)動器的套管式冷卻系統(tǒng)，其特征在于：所述冷卻 管為PU耐熱管。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項所述的用于SMA驅(qū)動器的套管式冷卻系統(tǒng)的實驗方法， 其特征在于包括以下步驟： 1) 、不考慮冷卻過程中相變潛熱對溫度的影響，建立SMA絲熱力學(xué)方程： ΙΓΤ? m c -L + E +U = 0 (1) dt 式⑴中ms為SMA絲質(zhì)量，cs為SMA材料的比熱容，Ts表示SMA絲表面溫度，E s和Us 分別表示單位時間內(nèi)的輻射換熱量和表面對流換熱量，其中： Es=AS(T^ -T^) (2) 式（2)中，Α為SMA絲換熱表面積，為環(huán)境溫度，δ為Stefan-Boltzmann常數(shù)； Us = AhCTs-Tj (3) 式（3)中，h表示SMA絲的表面換熱系數(shù)；在SMA絲溫度八及!^已知情形下，參數(shù)h的 表達(dá)式為： h - Nil (4) D 式（4)中，DsS SMA絲直徑、Nu表示對流換熱努謝爾特數(shù)、λ為定性溫度下的空氣導(dǎo) 熱系數(shù)，與溫度Τ的關(guān)系式為λ = (0.76Τ+36. 04)/10000;在At時間內(nèi)，近似認(rèn)為熱阻不 變，則Nu越大，對流換熱過程越強烈； 2) 、建立管內(nèi)湍流下的強制對流努謝爾特數(shù)Nuen數(shù)學(xué)模型： Nuen = 0. 023Re°-8Pr°·4 (5) 式（5)中，Re表示換熱段內(nèi)流動雷諾數(shù)，其中： Re = uavDh P a/ μ (6) 式（6)中，uav表示換熱管內(nèi)平均流速，DhiD^D,表示換熱段內(nèi)環(huán)隙當(dāng)量直徑，paS 空氣密度，μ表示空氣運動粘度； 3) 、根據(jù)氣壓傳動學(xué)原理將整個系統(tǒng)的管道代換為集中氣阻，由定積氣容絕熱放氣時 間方程求得氣罐內(nèi)壓力隨時間的關(guān)系式，并將其表示成氣阻上游氣壓 Pl與時間t的函數(shù)關(guān) 系： Pl=-^f (7) (10004,1/4316) + 1 式（7)中，Ρυ為初始狀態(tài)時的罐內(nèi)氣壓； 4) 、令〇1 = P〇0/Pl表示放氣過程中噴嘴下游（環(huán)境）氣壓與上游氣壓比，= Pco/ PQ表示初始時刻氣壓比，當(dāng)〇 i小于臨界氣壓比〇. 5283時，冷卻管內(nèi)質(zhì)量流量qm的計算公 式為： ( 2 2k 11/2 ⑴ qm^ eP{\k + l) + 式⑶中，k為比熱容比，R為氣體常數(shù)； 5) 、考慮管道內(nèi)壁摩擦阻力對氣流動能的影響，通過對整個管道按長度積分，建立管道 內(nèi)的流動數(shù)學(xué)模型，求得冷卻管內(nèi)的平均空氣密度； -2Dlq；Jn-^- + jq ~LX - -L-(p{ρλ - p{pxk/? 11) = 0 (9) π \ p2 J /c +1v ' 式（9)中，Pi為氣罐出口處的空氣密度，p2S冷卻管出口處的空氣密度，In表示對 數(shù)函數(shù)； 6) 、結(jié)合由上式（8)所得的管內(nèi)空氣流量數(shù)據(jù)，得到冷卻管內(nèi)的平均空氣流速uav;將 uav代入式（6)，可求得換熱段內(nèi)流動雷諾數(shù)Re，進而通過式（5)計算冷卻過程中任意時刻 的強制對流努謝爾特數(shù)Nu en ; 7) 、通過對式（1)按時間積分得出SMA絲在冷卻過程中溫度隨時間的變化數(shù)據(jù)。
【文檔編號】F25D17/04GK104121745SQ201410321693
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年7月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月4日
【發(fā)明者】徐志偉, 王奇, 黃偉, 陳賢波 申請人:南京航空航天大學(xué)