一種改進(jìn)儲(chǔ)氣式風(fēng)洞的方法及其裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于風(fēng)洞技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種改進(jìn)儲(chǔ)氣式風(fēng)洞的方法及其裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)洞即風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室，是以人工的方式產(chǎn)生并且控制氣流，用來(lái)模擬飛行器或?qū)嶓w周圍氣體的流動(dòng)情況，并可量度氣流對(duì)實(shí)體的作用效果以及觀察物理現(xiàn)象的一種管道狀實(shí)驗(yàn)設(shè)備，它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究和發(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。
[0003]風(fēng)洞的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有兩類，一類是連續(xù)式風(fēng)洞，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。另一類是儲(chǔ)氣式風(fēng)洞，用小功率的壓氣機(jī)事先將空氣增壓貯存在貯氣罐中，或用真空栗把與風(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。
[0004]目前儲(chǔ)氣式風(fēng)洞普遍采用壓氣機(jī)將空氣先壓縮到大型儲(chǔ)氣瓶中，試驗(yàn)時(shí)集中釋放獲取強(qiáng)大氣流。壓氣機(jī)工作時(shí)電能消耗巨大，從幾十千瓦到幾萬(wàn)千瓦不等，并且壓氣機(jī)壓氣的能量轉(zhuǎn)換效率很低，在10~20%之間，大部分能量變成熱量散失到環(huán)境。傳統(tǒng)儲(chǔ)氣式風(fēng)洞能耗大、效率低、連續(xù)工作時(shí)間短，同時(shí)一個(gè)不穩(wěn)定的大型負(fù)載對(duì)電網(wǎng)壓力大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)上存在的不足，本發(fā)明提供充分利用環(huán)境熱能，節(jié)能減排，大幅度減少對(duì)電能的消耗、可以快速、連續(xù)大氣流供氣、簡(jiǎn)化系統(tǒng)、降低能耗，效率高、成本低的改進(jìn)儲(chǔ)氣式風(fēng)洞的方法及其裝置。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過(guò)如下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
一種改進(jìn)儲(chǔ)氣式風(fēng)洞的方法，其包括以下步驟:
低壓液態(tài)空氣或低壓液態(tài)氮?dú)饨?jīng)高壓低溫栗壓入氣化器吸收環(huán)境熱源轉(zhuǎn)化為常溫高壓氣體；
所述的常溫高壓氣體一部分充入壓縮氣罐，另一部分驅(qū)動(dòng)膨脹機(jī)將高壓勢(shì)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能驅(qū)動(dòng)空壓機(jī)；
環(huán)境中的常溫常壓空氣經(jīng)過(guò)空氣放大器增壓形成有一定壓力和流速的氣流輸入空壓機(jī)，所述的空壓機(jī)對(duì)輸入的帶壓力和流速的氣體進(jìn)行壓縮后輸出的高壓氣體與所述膨脹機(jī)做功后產(chǎn)生的乏氣混合進(jìn)入所述的壓縮氣罐；
所述的壓縮氣罐的壓縮氣體經(jīng)過(guò)風(fēng)洞噴氣頭高速進(jìn)入風(fēng)洞管形成風(fēng)洞工作氣流。
[0007]上述的一種改進(jìn)儲(chǔ)氣式風(fēng)洞的方法，其所述的低壓液態(tài)空氣或低壓液態(tài)氮?dú)獾膲毫Ψ秶鸀?.1-0.5MPa。
[0008]上述的一種改進(jìn)儲(chǔ)氣式風(fēng)洞的方法，其所述的常溫高壓氣體的壓力范圍為0.8_60Mpa。
[0009]上述的一種改進(jìn)儲(chǔ)氣式風(fēng)洞的方法，其所述的膨脹機(jī)產(chǎn)生的乏氣引入所述空壓機(jī)循環(huán)冷卻后與所述空壓機(jī)輸出的高壓氣體混合輸入所述的壓縮氣罐。
[0010]上述的一種改進(jìn)儲(chǔ)氣式風(fēng)洞的方法，其所述的熱源包括環(huán)境中的空氣源、水源、土壤源、地?zé)嵩础?br>[0011]—種改進(jìn)儲(chǔ)氣式風(fēng)洞的裝置，包括依次相連的空壓機(jī)、壓縮氣罐、風(fēng)洞管及其連接管路和閥門，其還包括液態(tài)空氣或液態(tài)氮?dú)鈨?chǔ)罐、高壓低溫栗、氣化器、膨脹機(jī)、空氣放大器，所述的膨脹機(jī)的輸出軸連接所述的空壓機(jī)，所述的高壓低溫栗進(jìn)口連接所述的液態(tài)空氣或液態(tài)氮?dú)鈨?chǔ)罐，其出口連接所述的氣化器，所述氣化器出口通過(guò)管道分為兩路，一路經(jīng)過(guò)快充氣閥與所述的壓縮氣罐相連，另一路與所述的膨脹機(jī)的進(jìn)口相連，環(huán)境中的常溫常壓空氣通過(guò)管道輸入所述的空氣放大器的一個(gè)進(jìn)口，所述的空氣放大器的另一個(gè)進(jìn)口與所述的壓縮氣罐相連，所述空氣放大器的出口連接所述的空壓機(jī)進(jìn)口，所述空壓機(jī)的壓縮空氣出口和所述的膨脹機(jī)的乏氣出口通過(guò)壓縮空氣輸入管與所述的壓縮氣罐相連，所述的壓縮氣罐的出口通過(guò)工作氣管連接至風(fēng)洞入口的風(fēng)洞噴氣頭形成風(fēng)洞氣流。
[0012]上述的一種改進(jìn)儲(chǔ)氣式風(fēng)洞的裝置，其所述的空氣放大器為單級(jí)或多級(jí)串聯(lián)結(jié)構(gòu)。
[0013]上述的一種改進(jìn)儲(chǔ)氣式風(fēng)洞的裝置，其所述膨脹機(jī)的乏氣出口與空壓機(jī)冷卻系統(tǒng)入口相連，所述空壓機(jī)冷卻系統(tǒng)出口與所述空壓機(jī)的壓縮空氣出口并入壓縮空氣輸入管后與所述的壓縮空氣罐相連。
[0014]上述的一種改進(jìn)儲(chǔ)氣式風(fēng)洞的裝置，其所述的膨脹機(jī)為渦輪葉片式、活塞氣缸式、螺桿式、蝸旋式結(jié)構(gòu)。
[0015]上述的一種改進(jìn)儲(chǔ)氣式風(fēng)洞的裝置，其所述的空壓機(jī)為渦輪葉片式、活塞氣缸式、螺桿式、蝸旋式結(jié)構(gòu)。
[0016]有益效果:
本發(fā)明將氣化器、空氣放大器、膨脹機(jī)用于風(fēng)洞領(lǐng)域，無(wú)需巨大的能源消耗，采用液態(tài)空氣吸收環(huán)境熱源膨脹、氣化，獲得高壓氣體，節(jié)約大量成本。利用科恩達(dá)效應(yīng)原理設(shè)置空氣放大器，用少量常壓空氣形成10~100倍的高流量壓縮空氣，體積小、裝置簡(jiǎn)單、供氣量大，利用乏氣的低溫特性改善空壓機(jī)性能，進(jìn)一步改善空壓機(jī)效能。利用膨脹機(jī)部分熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能輸出帶動(dòng)空壓機(jī)，并進(jìn)一步輸出冷量，耗能少、無(wú)噪聲、成本低。采用直接快充裝置啟動(dòng)快，可以快速補(bǔ)充壓縮氣罐壓力，實(shí)現(xiàn)連續(xù)大氣流供氣，效率高。
【附圖說(shuō)明】
[0017]
下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明；
圖1為本發(fā)明裝置的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 為使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0019]參照?qǐng)D1，本發(fā)明包括依次相連的液態(tài)空氣儲(chǔ)罐1、高壓低溫栗2、氣化器3、壓縮空氣罐4、膨脹機(jī)5、空壓機(jī)6、空氣放大器9、風(fēng)洞管23，膨脹機(jī)5的輸出軸連接驅(qū)動(dòng)空壓機(jī)6。液態(tài)空氣儲(chǔ)罐1的出口通過(guò)低壓液態(tài)空氣管11連接高壓低溫栗2的進(jìn)口，高壓低溫栗2的出口通過(guò)高壓液態(tài)空氣管12連接氣化器3，氣化器3出口通過(guò)高壓空氣管13分為兩路，一路連接直充氣管15經(jīng)過(guò)快充氣閥7與壓縮空氣罐4的一個(gè)進(jìn)口相連，另一路通過(guò)驅(qū)動(dòng)氣管14連接膨脹機(jī)5的進(jìn)氣口，膨脹機(jī)5做功后產(chǎn)生的乏氣由膨脹乏氣管16引出連接空壓機(jī)冷卻氣入口，經(jīng)過(guò)循環(huán)后由冷卻氣排出管24排出的氣體經(jīng)壓縮空氣輸入管18進(jìn)入壓縮空氣罐4。利用膨脹機(jī)做功后產(chǎn)生的乏氣給空壓機(jī)冷卻，保證了空壓機(jī)能工作在較低溫度下，改善了空壓機(jī)效能。環(huán)境中的常溫常壓空氣通過(guò)管道10輸入單級(jí)的空氣放大器9的一個(gè)進(jìn)口，空氣放大器9的另一個(gè)進(jìn)口通過(guò)驅(qū)動(dòng)氣管20與壓縮空氣罐4的出口相連，用于引入少量壓縮空氣，空氣放大器9的出口通過(guò)增壓空氣管19與空壓機(jī)6的進(jìn)氣口相連，空壓機(jī)6的出氣口通過(guò)壓縮空氣管17與壓縮空氣輸入管18相連將壓縮空氣輸送進(jìn)壓縮空氣罐4，壓縮空氣罐4的出口設(shè)置工作氣閥8