[科普中国]-燃烧风洞

简介

（超高音速）燃烧风洞通过空气、氢气、氧气三组元气体进行化学反应,产生高温高压(温度最高可达2000K以上)混合气体,通过对三组元气体的流量的控制,保证化学反应后混合气体中氧气的摩尔组分为21%,从而模拟实际飞行器高空飞行过程中的真实环境1。

一般认为,从M=5开始就需要加热,加热温度随马赫数的提高而提高,至M=10,所需的加热温度已达到1000K左右.

背景随着工业空气动力学的发展,风洞试验在建筑、能源、交通和环境等非航空航天方面也得到了越来越广泛的运用。所以,建立一个安全可靠、控制精确、操作科学的风洞试验环境是未来空气动力学研究,航空航天技术发展乃至更多学科领域研究必不可少的条件。

组成1.加热器通过空气、氢气、氧气三组元气体进行燃烧反应,产生高温高压的混合气体,通过对三组元气体的流量的控制,保证化学反应后混合气体中氧气的摩尔组分为21%,从而模拟实际飞行器高免飞行过程中的真实环境。

2.过渡段从加热器到超音速喷管之问的管道称为过渡段。由于加热器出来的气流是极为紊乱和不均匀的,故过渡段入口处采用内加金属网的大角度锥形扩散装置,保证管道内的气流很好的分散而不出现分离。

3.超音速喷管超音速喷管是高超音速风洞最重要的部件之一,其原理是通过对试验气流等躺加速膨胀从而获得设定马赫数气流。

4.实验段实验段是高超音速风洞进行模型实验的场所,是整个风洞的核心,所以必须保证该段具有足够的长度来满足风洞试验的准确性。整个实验段要求气密性好,壁面平滑,不能有超过0.05mm的台阶,并要有足够的强度保i正任何工作状态下都不变形。

5.超扩段超扩段在髙超音速风洞中的主要作用是尽可能减小实验段之后气流的压力,以提高吹风试验的效率。

6.引射器引射器利用压缩空气作为引射介质,通过两级环形引射将超扩段下游的气体排出。它的作用是一方面是使超扩段下游形成接近真空的低压,保证形成高超音速流所必须的高压力比;另一方面起到类似压缩机的作用,提高风洞的主气流的总压,使它高于大气压,因而顺利排入大气。

7.消音塔降低排气过程中产生的噪音,使环境噪声符合国家标准,并将废气(主要成分为氮气、氧气、水蒸气)排入大气。