專利名稱:液態(tài)空氣氣源節(jié)能高效風(fēng)洞裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種液態(tài)空氣氣源節(jié)能高效風(fēng)洞裝置，其液態(tài)空氣儲(chǔ)罐與高壓超低溫泵相連，高壓超低溫泵通過(guò)高壓液態(tài)空氣管路與氣化裝置相連，氣化裝置通過(guò)高壓氣路與高壓空氣室相連，高壓空氣室左端連接有進(jìn)氣罩，高壓空氣室內(nèi)設(shè)置有喉道，喉道左端與高壓空氣室之間形成有氣隙，喉道通過(guò)回氣管與進(jìn)氣罩相連，回氣管上設(shè)置有排氣管，排氣管上設(shè)置有排氣閥。本實(shí)用新型采用液態(tài)空氣吸收環(huán)境熱，膨脹產(chǎn)生的高壓氣體作為驅(qū)動(dòng)氣體，利用流體力學(xué)附壁效應(yīng)的原理實(shí)現(xiàn)大的氣流，大幅度地降低能耗,降低使用成本，容易實(shí)現(xiàn)低溫環(huán)境的模擬和負(fù)壓情況下的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)。
【專利說(shuō)明】液態(tài)空氣氣源節(jié)能高效風(fēng)洞裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及風(fēng)洞【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種液態(tài)空氣氣源節(jié)能高效風(fēng)洞裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)是飛行器研制工作中的一個(gè)不可缺少的組成部分。它不僅在航空和航天工程的研宄和發(fā)展中起著重要作用，隨著工業(yè)空氣動(dòng)力學(xué)的發(fā)展，在交通運(yùn)輸、房屋建筑、風(fēng)能利用等領(lǐng)域更是不可或缺的。這種方法，流動(dòng)條件容易控制，可重要依據(jù)是運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性原理。實(shí)驗(yàn)時(shí)，常將模型或?qū)嵨锕潭ㄔ陲L(fēng)復(fù)地、經(jīng)濟(jì)地取得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
[0003]為使實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確，實(shí)驗(yàn)時(shí)的流動(dòng)必須與實(shí)際流動(dòng)狀態(tài)相似，即必須滿足相似律的要求。但由于風(fēng)洞尺寸和動(dòng)力的限制，在一個(gè)風(fēng)洞中同時(shí)模擬所有的相似參數(shù)是很困難的，通常是按所要研宄的課題，選擇一些影響最大的參數(shù)進(jìn)行模擬。
[0004]此外，風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)段的流場(chǎng)品質(zhì)，如氣流速度分布均勻度、平均氣流方向偏離風(fēng)洞軸線的大小、沿風(fēng)洞軸線方向的壓力梯度、截面溫度分布的均勻度、氣流的湍流度和噪聲級(jí)等必須符合一定的標(biāo)準(zhǔn)，并定期進(jìn)行檢查測(cè)定。
[0005]風(fēng)洞主要由洞體、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和測(cè)量控制系統(tǒng)組成，各部分的形式因風(fēng)洞類型而不同。
[0006]低速風(fēng)洞，它有一個(gè)能對(duì)模型進(jìn)行必要測(cè)量和觀察的實(shí)驗(yàn)段。實(shí)驗(yàn)段上游有提高氣流勻直度、降低湍流度的穩(wěn)定段和使氣流加速到所需流速的收縮段或噴管。實(shí)驗(yàn)段下游有降低流速、減少能量損失的擴(kuò)壓段和將氣流引向風(fēng)洞外的排出段或?qū)Щ氐斤L(fēng)洞入口的回流段。有時(shí)為了降低風(fēng)洞內(nèi)外的噪聲，在穩(wěn)定段和排氣口等處裝有消聲器。
[0007]風(fēng)洞的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)共有兩類:
[0008]一類是由可控電機(jī)組和由它帶動(dòng)的風(fēng)扇或軸流式壓縮機(jī)組成。風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)或壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)使氣流壓力增高來(lái)維持管道內(nèi)穩(wěn)定的流動(dòng)。改變風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速或葉片安裝角，或改變對(duì)氣流的阻尼，可調(diào)節(jié)氣流的速度。直流電動(dòng)機(jī)可由交直流電機(jī)組或可控硅整流設(shè)備供電。它的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間長(zhǎng)，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用較低，多在低速風(fēng)洞中使用。使用這類驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的風(fēng)洞稱連續(xù)式風(fēng)洞，但隨著氣流速度增高所需的驅(qū)動(dòng)功率急劇加大，例如產(chǎn)生跨聲速氣流每平方米實(shí)驗(yàn)段面積所需功率約為4000千瓦，產(chǎn)生超聲速氣流則約為16000?40000千瓦。
[0009]另一類是用小功率的壓氣機(jī)事先將空氣增壓貯存在貯氣罐中，或用真空泵把與風(fēng)洞出口管道相連的真空罐抽真空，實(shí)驗(yàn)時(shí)快速開(kāi)啟閥門，使高壓空氣直接或通過(guò)引射器進(jìn)入洞體或由真空罐將空氣吸入洞體，因而有吹氣、引射、吸氣以及它們相互組合的各種形式。使用這種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的風(fēng)洞稱為暫沖式風(fēng)洞。暫沖式風(fēng)洞建造周期短，投資少，一般[[雷諾數(shù)]]較高，它的工作時(shí)間可由幾秒到幾十秒，多用于跨聲速、超聲速和高超聲速風(fēng)洞。對(duì)于實(shí)驗(yàn)時(shí)間小于I秒的脈沖風(fēng)洞還可通過(guò)電弧加熱器或激波來(lái)提高實(shí)驗(yàn)氣體的溫度，這樣能量消耗少，模擬參數(shù)高。
[0010]而目前現(xiàn)有的風(fēng)洞試驗(yàn)系統(tǒng)能耗大、使用成本高，不容易做低溫、負(fù)壓等特殊狀況，亟需要一種方法和裝置來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本實(shí)用新型提供液態(tài)空氣氣源節(jié)能高效風(fēng)洞裝置，采用液態(tài)空氣吸收環(huán)境熱，膨脹產(chǎn)生的高壓氣體作為驅(qū)動(dòng)氣體，利用流體力學(xué)附壁效應(yīng)的原理實(shí)現(xiàn)大的氣流，大幅度地降低能耗，降低使用成本，容易實(shí)現(xiàn)低溫環(huán)境的模擬和負(fù)壓情況下的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)。
[0012]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種液態(tài)空氣氣源節(jié)能高效風(fēng)洞裝置，包括液態(tài)空氣儲(chǔ)罐、高壓超低溫泵、氣化裝置、高壓空氣室、回氣管、排氣管、排氣閥、氣隙、喉道、進(jìn)氣罩、高壓氣路和高壓液態(tài)空氣管路，液態(tài)空氣儲(chǔ)罐與高壓超低溫泵相連，高壓超低溫泵通過(guò)高壓液態(tài)空氣管路與氣化裝置相連，氣化裝置通過(guò)高壓氣路與高壓空氣室相連，高壓空氣室左端連接有進(jìn)氣罩，高壓空氣室內(nèi)設(shè)置有喉道，喉道左端與高壓空氣室之間形成有氣隙，喉道通過(guò)回氣管與進(jìn)氣罩相連，回氣管上設(shè)置有排氣管，排氣管上設(shè)置有排氣閥。
[0013]所述的高壓空氣室左右兩側(cè)分別為正壓試驗(yàn)段和負(fù)壓試驗(yàn)段。
[0014]工作原理:先通過(guò)液態(tài)空氣儲(chǔ)罐存儲(chǔ)超低溫的液態(tài)空氣或氮?dú)?，再通過(guò)高壓超低溫泵打入氣化裝置，高壓液態(tài)空氣壓入到氣化裝置內(nèi)吸收環(huán)境熱升溫氣化變成氣體后，形成高壓氣體從高壓氣路噴出，并通過(guò)高壓空氣室的喉道，高壓氣體通過(guò)氣隙流動(dòng)產(chǎn)生附壁效應(yīng)后，在氣隙里面流動(dòng)，最后沿著弧形的喉道表面轉(zhuǎn)彎，在流動(dòng)過(guò)程中，高壓氣體與周圍氣體發(fā)生擴(kuò)散和碰撞后，帶動(dòng)周圍的氣體跟著它一起轉(zhuǎn)彎，然后從左面吸入，右面噴出，形成一個(gè)氣體的帶動(dòng)和放大作用。
[0015]上述的附壁效應(yīng)是指流體(水流或氣流)有離開(kāi)本來(lái)的流動(dòng)方向，改為隨著凸出的物體表面流動(dòng)的傾向。當(dāng)流體與它流過(guò)的物體表面之間存在表面摩擦?xí)r(也可以說(shuō)是流體粘性)，只要曲率不大，流體會(huì)順著物體表面流動(dòng)。根據(jù)牛頓第三定律，物體施與流體一個(gè)偏轉(zhuǎn)的力，則流體也必定要施與物體一個(gè)反向偏轉(zhuǎn)的力。
[0016]所述的正壓試驗(yàn)段的高壓氣體也可通過(guò)其他設(shè)備進(jìn)行制備，節(jié)約原有設(shè)備的能耗。
[0017]所述的回氣管可以不使用。
[0018]所述的液態(tài)空氣儲(chǔ)罐內(nèi)可儲(chǔ)存液態(tài)空氣或液態(tài)氮?dú)狻?br> [0019]本實(shí)用新型的有益效果:
[0020]本實(shí)用新型的氣化裝置可采用空氣熱源、水熱源、電加熱或燃料熱源來(lái)提供氣化動(dòng)力能源；利用環(huán)境熱能，節(jié)能減排，氣流放大效率高；可以實(shí)現(xiàn)高低溫、正負(fù)壓實(shí)驗(yàn)。由于可以通入低溫的空氣，而且空氣在喉道會(huì)進(jìn)一步下降，因而可以實(shí)施低溫風(fēng)洞試驗(yàn)(溫度可低于零下60°C);回氣管路提高效率，減少水汽，防止結(jié)冰、結(jié)露；液態(tài)空氣汽化過(guò)程吸收環(huán)境熱，大幅度節(jié)能。
[0021]以下將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進(jìn)一步說(shuō)明，以充分地了解本實(shí)用新型的目的、特征和效果。

【附圖說(shuō)明】

[0022]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0023]參照?qǐng)D1，本【具體實(shí)施方式】采用以下技術(shù)方案:一種液態(tài)空氣氣源節(jié)能高效風(fēng)洞裝置，包括液態(tài)空氣儲(chǔ)罐1、高壓超低溫泵2、氣化裝置3、高壓空氣室4、正壓試驗(yàn)段5、負(fù)壓試驗(yàn)段6、回氣管7、排氣管8、排氣閥9、氣隙10、喉道11、進(jìn)氣罩12、高壓氣路13和高壓液態(tài)空氣管路14，液態(tài)空氣儲(chǔ)罐I與高壓超低溫泵2相連，高壓超低溫泵2通過(guò)高壓液態(tài)空氣管路14與氣化裝置3相連，氣化裝置3通過(guò)高壓氣路13與高壓空氣室4相連，高壓空氣室4左端連接有進(jìn)氣罩12，高壓空氣室4內(nèi)設(shè)置有喉道11，喉道11左端與高壓空氣室4之間形成有氣隙10，喉道11通過(guò)回氣管7與進(jìn)氣罩12相連，回氣管7上設(shè)置有排氣管8，排氣管8上設(shè)置有排氣閥9。
[0024]所述的高壓空氣室4左右兩側(cè)分別為正壓試驗(yàn)段5和負(fù)壓試驗(yàn)段6。
[0025]所述的液態(tài)空氣儲(chǔ)罐I是用來(lái)儲(chǔ)藏超低溫的液態(tài)空氣，高壓超低溫泵2是將低壓的超低溫液體抽出并升壓變成高壓的液體后打入氣化裝置，氣化裝置3的功能是使得液態(tài)的氣體吸熱沸騰膨脹變成氣體，高壓空氣室4是存儲(chǔ)高壓氣體的一個(gè)空腔，環(huán)繞在喉道11外部，正壓試驗(yàn)段5的壓力時(shí)大于等于大氣壓，負(fù)壓試驗(yàn)段6為壓力時(shí)小于等于大氣壓的氣流的試驗(yàn)段，回氣管7是使得氣體形成一個(gè)回路，排氣管8用來(lái)調(diào)整管路內(nèi)部的壓力，排出新增用來(lái)驅(qū)動(dòng)高壓氣體的能量的氣體，排氣管8內(nèi)的排氣閥9用來(lái)控制排氣量的大小，氣隙10:高壓氣體通過(guò)氣隙流動(dòng)產(chǎn)生附壁效應(yīng)后，在氣隙里面流動(dòng)，最后沿著弧形的喉道11表面轉(zhuǎn)彎，在流動(dòng)過(guò)程中，高壓氣體與周圍氣體發(fā)生擴(kuò)散和碰撞后，帶動(dòng)周圍的氣體跟著它一起轉(zhuǎn)彎，然后從左面吸入，右面噴出，形成一個(gè)氣體的帶動(dòng)和放大作用；進(jìn)氣罩12為空氣放大器的進(jìn)氣部分，高壓氣路13用來(lái)提供高壓氣體的，高壓氣體壓力為0.2-30MPa，高壓液態(tài)空氣管路14，高壓液態(tài)空氣壓入到氣化裝置內(nèi)升溫氣化變成氣體后，形成高壓氣體從高壓氣路13噴出使用。
[0026]本【具體實(shí)施方式】利用流體力學(xué)附壁效應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)大氣流，節(jié)能減排增效；同時(shí)可以實(shí)施正負(fù)壓試驗(yàn)；由于可以通入低溫的空氣，而且空氣在喉道會(huì)進(jìn)一步下降，因而可以實(shí)施低溫風(fēng)洞試驗(yàn)(溫度可低于零下60°C);回氣管路提高效率，減少水汽，防止結(jié)冰、結(jié)露；液態(tài)空氣汽化過(guò)程吸收環(huán)境熱，大幅度節(jié)能。
[0027]以上詳細(xì)描述了本實(shí)用新型的較佳具體實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員無(wú)需創(chuàng)造性勞動(dòng)就可以根據(jù)本實(shí)用新型的構(gòu)思作出諸多修改和變化。因此，凡本【技術(shù)領(lǐng)域】中技術(shù)人員依本實(shí)用新型的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過(guò)邏輯分析、推理或者有限的實(shí)驗(yàn)可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在由權(quán)利要求書(shū)所確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.液態(tài)空氣氣源節(jié)能高效風(fēng)洞裝置，其特征在于，包括液態(tài)空氣儲(chǔ)罐(I)、高壓超低溫泵(2)、氣化裝置(3)、高壓空氣室(4)、氣隙(10)、喉道(11)、進(jìn)氣罩(12)、高壓氣路(13)和高壓液態(tài)空氣管路(14)，液態(tài)空氣儲(chǔ)罐(I)與高壓超低溫泵(2)相連，高壓超低溫泵(2)通過(guò)高壓液態(tài)空氣管路(14)與氣化裝置(3)相連，氣化裝置(3)通過(guò)高壓氣路(13)與高壓空氣室(4)相連，高壓空氣室(4)左端連接有進(jìn)氣罩(12)，高壓空氣室(4)內(nèi)設(shè)置有喉道(11)，喉道(11)左端與高壓空氣室⑷之間形成有氣隙(10)，喉道(11)與進(jìn)氣罩(12)相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液態(tài)空氣氣源節(jié)能高效風(fēng)洞裝置，其特征在于，所述的高壓空氣室(4)左右兩側(cè)分別為正壓試驗(yàn)段(5)和負(fù)壓試驗(yàn)段(6)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的液態(tài)空氣氣源節(jié)能高效風(fēng)洞裝置，其特征在于，所述的正壓試驗(yàn)段(5)的高壓氣體通過(guò)其他設(shè)備進(jìn)行制備。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液態(tài)空氣氣源節(jié)能高效風(fēng)洞裝置，其特征在于，所述液態(tài)空氣氣源節(jié)能高效風(fēng)洞裝置還包括回氣管(7)，喉道11通過(guò)回氣管(7)與進(jìn)氣罩(12)相連，回氣管(7)上設(shè)置有排氣管(8)，排氣管(8)上設(shè)置有排氣閥(9)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液態(tài)空氣氣源節(jié)能高效風(fēng)洞裝置，其特征在于，所述的液態(tài)空氣儲(chǔ)罐(I)內(nèi)可儲(chǔ)存液態(tài)空氣或液態(tài)氮?dú)狻?br>【文檔編號(hào)】G01M9-02GK204286740SQ201420763503
【發(fā)明者】茍仲武 [申請(qǐng)人]茍仲武