噴管喉道段水冷結構的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明所提供的噴管喉道段水冷結構包括噴管內壁、外殼體、冷卻水進水集水環(huán)、冷卻水出水集水環(huán)、小支架、夾塊、和擋圈,夾塊包裹在噴管內壁上,噴管內壁與夾塊之間形成有冷卻水通道,噴管內壁的沿氣流方向的后端與外殼體通過擋圈連接,冷卻水進水集水環(huán)與冷卻水出水集水環(huán)均為環(huán)繞外殼體的圓環(huán)形,分別配置在外殼體的沿氣流方向的前端和后端外側的圓周上,冷卻水進水集水環(huán)通過其上周向均布的進水管連接外殼體,冷卻水出水集水環(huán)通過其上周向均布的出水管連接所述外殼體,冷卻水進水集水環(huán)與所述冷卻水出水集水環(huán)均通過各自下方配置的小支架與地基連接。本發(fā)明冷卻效果良好,滿足高超聲速低密度風洞吹風試驗要求,并且結構簡單,拆裝方便,節(jié)約成本。
【專利說明】噴管喉道段水冷結構
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及高超聲速低密度風洞領域,尤其涉及一種高超聲速低密度風洞的噴管喉道段水冷結構。
【背景技術】
[0002]低密度風洞實質上是一座高超聲速風洞,它具有吹吸式風洞的全部特點,是研究稀薄氣體氣動特性的重要試驗設備。
[0003]噴管是將氣流加速到所需速度并在試驗段中產生均勻流動的重要部件,對高超聲速風洞設計,關系非常重大。高超聲速低密度風洞加熱器加熱溫度很高,可以達到1400K以上,因此噴管喉道處熱流密度很大,噴管喉道段必須用冷卻水冷卻。
[0004]國內目前只有一座高超聲速低密度風洞,它的噴管為水冷噴管,它的冷卻水道開在半圓形墊塊內型面上,半圓形墊塊需要先整體加工為圓形墊塊,再用線切割一剖為二,在圓形墊塊內型面上加工縱向水槽,工藝復雜,加工困難,費用高,并且不能提高噴管內壁面的結構強度。噴管的若干根冷卻水進、出水管通過管接頭與外殼體法蘭上進、出水口連接,由于法蘭上進、出水口較多,連接若干根進、出水管,使設備布置顯得很凌亂,并且當需要更換喉道段時,每一個進、出水口管接頭都要反復裝卸,費工費力,管接頭反復的拆裝容易造成漏水。
【發(fā)明內容】
[0005]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術的不足,提供一種高超聲速低密度風洞噴管喉道段水冷結構,解決了高超聲速低密度風洞噴管喉道段的冷卻問題,滿足高超聲速低密度風洞吹風試驗要求。
[0006]本發(fā)明提供的噴管喉道段水冷結構包括噴管內壁、外殼體、冷卻水進水集水環(huán)、冷卻水出水集水環(huán)、小支架、夾塊、和擋圈,所述夾塊包裹在所述噴管內壁上,所述噴管內壁與所述夾塊之間形成有冷卻水通道,所述噴管內壁的沿氣流方向的后端與所述外殼體通過擋圈連接,所述冷卻水進水集水環(huán)與所述冷卻水出水集水環(huán)均為環(huán)繞外殼體的圓環(huán)形,并分別配置在所述外殼體的沿氣流方向的前端和后端外側的圓周上,所述冷卻水進水集水環(huán)通過其上周向均布的進水管連接所述外殼體,所述冷卻水出水集水環(huán)通過其上周向均布的出水管連接所述外殼體,所述冷卻水進水集水環(huán)與所述冷卻水出水集水環(huán)均通過各自下方配置的小支架與地基連接。
[0007]優(yōu)選所述噴管內壁的外表面沿軸向開設有縱向槽,構成所述冷卻水通道,所述冷卻水通道截面呈矩形,該矩形的面積先隨著噴管型面的收縮而變小,再隨著噴管型面的擴張而變大,
[0008]優(yōu)選所述冷卻水進水集水環(huán)與所述冷卻水出水集水環(huán)均由Φ94Χ10管道彎制而成,并且在各自的內側均配置有若干根小管道Φ42Χ4,每個所述小管道均與所述外殼體的法蘭上所配置的進水口或出水口焊接,所述冷卻水進水集水環(huán)的外側對稱配置兩個總進水口,所述冷卻水出水集水環(huán)的外側對稱配置有兩個總出水口,所述總進水口和所述總出水口均通過法蘭與總進水管或總出水管連接。
[0009]優(yōu)選所述夾塊為兩個配合所述噴管內壁和所述外殼體的形狀的半圓形體,所述夾塊的內表面為型面曲線,外表面為圓柱面。
[0010]優(yōu)選所述噴管內壁的最大線性膨脹量小于2.7mm。
[0011 ] 優(yōu)選所述噴管內壁采用鈹青銅制成。
[0012]優(yōu)選所述噴管喉道段最大外徑不超過200mm,長度不超過400mm。。
[0013]本發(fā)明的噴管喉道段水冷結構,通過在冷卻水通道外表面開設截面變化的冷卻水通道,解決了在半圓形墊塊內型面開冷卻水道的工藝難題,并且冷卻水道之間形成肋,增強了噴管內壁的結構強度。本發(fā)明冷卻水采用集水環(huán)的進、出水方式,將若干根進、出水軟管整合為一個總的集水環(huán),再通過小管道分配給外殼體法蘭上的進、出水口,集水環(huán)的兩側設置兩個總的進、出水口,當需要更換喉道段時,只要把總進、出水口的法蘭松開,就可將喉道段整體更換,而不需要拆裝多個管接頭,從而避免管接頭漏水。該設計為模塊式結構,方便噴管喉道段的更換和維修,結構合理簡單,并且設備布置整齊美觀。利用集水環(huán)下方設置小支架,方便喉道段的支撐和放置。利用本發(fā)明,對噴管喉道段經過進行水冷后,喉道處最高溫度為613K,冷卻效果良好,滿足高超聲速低密度風洞吹風試驗要求。本發(fā)明通過簡單、合理的機械結構實現(xiàn)對高超聲速低密度風洞喉道段的冷卻,在實際應用中,低密度噴管的冷卻效果良好。本發(fā)明節(jié)約加工經費,方便設備的安裝、調試、維修。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1為噴管喉道段水冷結構的立體圖;
[0015]圖2為噴管喉道段水冷結構的示意圖;
[0016]圖3為噴管喉道段水冷結構的噴管內壁的立體圖。
【具體實施方式】
[0017]如圖1、2所示,高超聲速低密度風洞的噴管喉道段水冷結構包括噴管內壁1、外殼體2、冷卻水進水集水環(huán)3、冷卻水出水集水環(huán)4、小支架5、夾塊6、及擋圈7組成。噴管內壁1外表面沿軸向開縱向槽,構成冷卻水通道;夾塊6為兩個配合噴管內壁1和外殼體2的形狀的半圓形體,夾塊6的內表面為型面曲線,外表面為圓柱面,兩個夾塊6組合安裝在噴管喉道段;噴管內壁1的沿氣流方向的后端與外殼體2通過擋圈7固定,另一端在高溫下可適當伸展,噴管內壁1的最大線性膨脹量小于2.7mm ;冷卻水進、出水分別通過兩個集水環(huán)3、4供給,集水環(huán)3、4為環(huán)繞外殼體2的圓環(huán)形,集水環(huán)3、4內側均布若干根小管道與外殼體2法蘭上的進、出水口焊接,集水環(huán)3、4外側對稱配置兩個總進水口或出水口,通過法蘭與總進水管或出水管連接;兩個集水環(huán)3、4下各焊接一個小支架5,對噴管喉道段起到支撐的作用,支架5固定在地基上。
[0018]如圖3所示,噴管內壁1為滿足高溫要求,材料選用鈹青銅,該零件外表面沿軸向開縱向槽,構成冷卻水通道,其它部件材料選用0Crl8Ni9冷卻水通道截面的截面是變化的矩形,隨著噴管型面的擴張而變大,隨著型面的收縮而變小,這是因為在流量一定的情況下,流速與流通面積成反比,這樣可以保證噴管喉道段型面直徑最小處即喉道處,擁有最快的冷卻水流速,有最佳的冷卻效果,喉道處是噴管受熱最集中的部位,溫度最高。除噴管內壁1外的其它部件的材料選用0Crl8Ni9。噴管喉道段的最大外徑不超過200mm,長度不超過 400mmn
[0019]以上對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行了說明,但本發(fā)明并不限定于上述實施例。對本領域的技術人員來說,在權利要求書所記載的范疇內,顯而易見地能夠想到各種變更例或者修正例,當然也屬于本發(fā)明的技術范疇。
【權利要求】
1.一種噴管喉道段水冷結構,其特征在于:包括噴管內壁、外殼體、冷卻水進水集水環(huán)、冷卻水出水集水環(huán)、小支架、夾塊、和擋圈,所述夾塊包裹在所述噴管內壁上,所述噴管內壁與所述夾塊之間形成有冷卻水通道,所述噴管內壁的沿氣流方向的后端與所述外殼體通過擋圈連接,所述冷卻水進水集水環(huán)與所述冷卻水出水集水環(huán)均為環(huán)繞外殼體的圓環(huán)形,并分別配置在所述外殼體的沿氣流方向的前端和后端外側的圓周上,所述冷卻水進水集水環(huán)通過其上周向均布的進水管連接所述外殼體,所述冷卻水出水集水環(huán)通過其上周向均布的出水管連接所述外殼體,所述冷卻水進水集水環(huán)與所述冷卻水出水集水環(huán)均通過各自下方配置的小支架與地基連接。
2.按照權利要求1所述的噴管喉道段水冷結構,其特征在于:所述噴管內壁的外表面沿軸向開設有縱向槽,構成所述冷卻水通道,所述冷卻水通道截面呈矩形,該矩形的面積先隨著噴管型面的收縮而變小,再隨著噴管型面的擴張而變大。
3.按照權利要求1所述的噴管喉道段水冷結構,其特征在于:所述冷卻水進水集水環(huán)與所述冷卻水出水集水環(huán)均由Φ94Χ 10管道彎制而成,并且在各自的內側均配置有若干根小管道Φ42Χ4,每個所述小管道均與所述外殼體的法蘭上所配置的進水口或出水口焊接,所述冷卻水進水集水環(huán)的外側對稱配置兩個總進水口,所述冷卻水出水集水環(huán)的外側對稱配置有兩個總出水口,所述總進水口和所述總出水口均通過法蘭與總進水管或總出水管連接。
4.按照權利要求1所述的噴管喉道段水冷結構,其特征在于:所述夾塊為兩個配合所述噴管內壁和所述外殼體的形狀的半圓形體,所述夾塊的內表面為型面曲線,外表面為圓柱面。
5.按照權利要求1所述的噴管喉道段水冷結構,其特征在于:所述噴管內壁的最大線性膨脹量小于2.7_。
6.按照權利要求1?5中任一項所述的噴管喉道段水冷結構,其特征在于:所述噴管內壁米用鈹青銅制成。
7.按照權利要求1?5中任一項所述的噴管喉道段水冷結構,其特征在于:所述噴管喉道段最大外徑不超過200mm,長度不超過400mm。
【文檔編號】G01M9/04GK104406763SQ201410555449
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年10月17日 優(yōu)先權日:2014年10月17日
【發(fā)明者】沈逢京, 穆東波, 孫勇堂 申請人:北京航天益森風洞工程技術有限公司