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噴管喉道段水冷結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)包括噴管內(nèi)壁、外殼體、冷卻水進(jìn)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(nèi)壁上，噴管內(nèi)壁與夾塊之間形成有冷卻水通道，噴管內(nèi)壁的沿氣流方向的后端與外殼體通過擋圈連接，冷卻水進(jìn)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(cè)的圓周上，冷卻水進(jìn)水集水環(huán)通過其上周向均布的進(jìn)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(jìn)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(fēng)洞吹風(fēng)試驗(yàn)要求，并且結(jié)構(gòu)簡單，拆裝方便，節(jié)約成本。
【專利說明】噴管喉道段水冷結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及高超聲速低密度風(fēng)洞領(lǐng)域，尤其涉及一種高超聲速低密度風(fēng)洞的噴管喉道段水冷結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002]低密度風(fēng)洞實(shí)質(zhì)上是一座高超聲速風(fēng)洞，它具有吹吸式風(fēng)洞的全部特點(diǎn)，是研究稀薄氣體氣動(dòng)特性的重要試驗(yàn)設(shè)備。
[0003]噴管是將氣流加速到所需速度并在試驗(yàn)段中產(chǎn)生均勻流動(dòng)的重要部件，對(duì)高超聲速風(fēng)洞設(shè)計(jì)，關(guān)系非常重大。高超聲速低密度風(fēng)洞加熱器加熱溫度很高，可以達(dá)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(nèi)目前只有一座高超聲速低密度風(fēng)洞，它的噴管為水冷噴管，它的冷卻水道開在半圓形墊塊內(nèi)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(nèi)型面上加工縱向水槽，工藝復(fù)雜，加工困難，費(fèi)用高，并且不能提高噴管內(nèi)壁面的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。噴管的若干根冷卻水進(jìn)、出水管通過管接頭與外殼體法蘭上進(jìn)、出水口連接，由于法蘭上進(jìn)、出水口較多，連接若干根進(jìn)、出水管，使設(shè)備布置顯得很凌亂，并且當(dāng)需要更換喉道段時(shí)，每一個(gè)進(jìn)、出水口管接頭都要反復(fù)裝卸，費(fèi)工費(fèi)力，管接頭反復(fù)的拆裝容易造成漏水。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高超聲速低密度風(fēng)洞噴管喉道段水冷結(jié)構(gòu)，解決了高超聲速低密度風(fēng)洞噴管喉道段的冷卻問題，滿足高超聲速低密度風(fēng)洞吹風(fēng)試驗(yàn)要求。
[0006]本發(fā)明提供的噴管喉道段水冷結(jié)構(gòu)包括噴管內(nèi)壁、外殼體、冷卻水進(jìn)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(nèi)壁上，所述噴管內(nèi)壁與所述夾塊之間形成有冷卻水通道，所述噴管內(nèi)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(jìn)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(cè)的圓周上，所述冷卻水進(jìn)水集水環(huán)通過其上周向均布的進(jìn)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(jìn)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(nèi)壁的外表面沿軸向開設(shè)有縱向槽，構(gòu)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(kuò)張而變大，
[0008]優(yōu)選所述冷卻水進(jìn)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(nèi)側(cè)均配置有若干根小管道Φ42Χ4，每個(gè)所述小管道均與所述外殼體的法蘭上所配置的進(jìn)水口或出水口焊接，所述冷卻水進(jìn)水集水環(huán)的外側(cè)對(duì)稱配置兩個(gè)總進(jìn)水口，所述冷卻水出水集水環(huán)的外側(cè)對(duì)稱配置有兩個(gè)總出水口，所述總進(jìn)水口和所述總出水口均通過法蘭與總進(jìn)水管或總出水管連接。
[0009]優(yōu)選所述夾塊為兩個(gè)配合所述噴管內(nèi)壁和所述外殼體的形狀的半圓形體，所述夾塊的內(nèi)表面為型面曲線，外表面為圓柱面。
[0010]優(yōu)選所述噴管內(nèi)壁的最大線性膨脹量小于2.7mm。
[0011 ] 優(yōu)選所述噴管內(nèi)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(jié)構(gòu)，通過在冷卻水通道外表面開設(shè)截面變化的冷卻水通道，解決了在半圓形墊塊內(nèi)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(qiáng)了噴管內(nèi)壁的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。本發(fā)明冷卻水采用集水環(huán)的進(jìn)、出水方式，將若干根進(jìn)、出水軟管整合為一個(gè)總的集水環(huán)，再通過小管道分配給外殼體法蘭上的進(jìn)、出水口，集水環(huán)的兩側(cè)設(shè)置兩個(gè)總的進(jìn)、出水口，當(dāng)需要更換喉道段時(shí)，只要把總進(jìn)、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(gè)管接頭，從而避免管接頭漏水。該設(shè)計(jì)為模塊式結(jié)構(gòu)，方便噴管喉道段的更換和維修，結(jié)構(gòu)合理簡單，并且設(shè)備布置整齊美觀。利用集水環(huán)下方設(shè)置小支架，方便喉道段的支撐和放置。利用本發(fā)明，對(duì)噴管喉道段經(jīng)過進(jìn)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(fēng)洞吹風(fēng)試驗(yàn)要求。本發(fā)明通過簡單、合理的機(jī)械結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對(duì)高超聲速低密度風(fēng)洞喉道段的冷卻，在實(shí)際應(yīng)用中，低密度噴管的冷卻效果良好。本發(fā)明節(jié)約加工經(jīng)費(fèi)，方便設(shè)備的安裝、調(diào)試、維修。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為噴管喉道段水冷結(jié)構(gòu)的立體圖；
[0015]圖2為噴管喉道段水冷結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0016]圖3為噴管喉道段水冷結(jié)構(gòu)的噴管內(nèi)壁的立體圖。

【具體實(shí)施方式】
[0017]如圖1、2所示，高超聲速低密度風(fēng)洞的噴管喉道段水冷結(jié)構(gòu)包括噴管內(nèi)壁1、外殼體2、冷卻水進(jìn)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(nèi)壁1外表面沿軸向開縱向槽，構(gòu)成冷卻水通道；夾塊6為兩個(gè)配合噴管內(nèi)壁1和外殼體2的形狀的半圓形體，夾塊6的內(nèi)表面為型面曲線，外表面為圓柱面，兩個(gè)夾塊6組合安裝在噴管喉道段；噴管內(nèi)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(dāng)伸展，噴管內(nèi)壁1的最大線性膨脹量小于2.7mm ;冷卻水進(jìn)、出水分別通過兩個(gè)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(nèi)側(cè)均布若干根小管道與外殼體2法蘭上的進(jìn)、出水口焊接，集水環(huán)3、4外側(cè)對(duì)稱配置兩個(gè)總進(jìn)水口或出水口，通過法蘭與總進(jìn)水管或出水管連接；兩個(gè)集水環(huán)3、4下各焊接一個(gè)小支架5，對(duì)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(nèi)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(gòu)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(kuò)張而變大，隨著型面的收縮而變小，這是因?yàn)樵诹髁恳欢ǖ那闆r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(nèi)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(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行了說明，但本發(fā)明并不限定于上述實(shí)施例。對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在權(quán)利要求書所記載的范疇內(nèi)，顯而易見地能夠想到各種變更例或者修正例，當(dāng)然也屬于本發(fā)明的技術(shù)范疇。
【權(quán)利要求】
1.一種噴管喉道段水冷結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括噴管內(nèi)壁、外殼體、冷卻水進(jìn)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(nèi)壁上，所述噴管內(nèi)壁與所述夾塊之間形成有冷卻水通道，所述噴管內(nèi)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(jìn)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(cè)的圓周上，所述冷卻水進(jìn)水集水環(huán)通過其上周向均布的進(jìn)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(jìn)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(quán)利要求1所述的噴管喉道段水冷結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述噴管內(nèi)壁的外表面沿軸向開設(shè)有縱向槽，構(gòu)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(kuò)張而變大。
3.按照權(quán)利要求1所述的噴管喉道段水冷結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述冷卻水進(jìn)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(nèi)側(cè)均配置有若干根小管道Φ42Χ4，每個(gè)所述小管道均與所述外殼體的法蘭上所配置的進(jìn)水口或出水口焊接，所述冷卻水進(jìn)水集水環(huán)的外側(cè)對(duì)稱配置兩個(gè)總進(jìn)水口，所述冷卻水出水集水環(huán)的外側(cè)對(duì)稱配置有兩個(gè)總出水口，所述總進(jìn)水口和所述總出水口均通過法蘭與總進(jìn)水管或總出水管連接。
4.按照權(quán)利要求1所述的噴管喉道段水冷結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述夾塊為兩個(gè)配合所述噴管內(nèi)壁和所述外殼體的形狀的半圓形體，所述夾塊的內(nèi)表面為型面曲線，外表面為圓柱面。
5.按照權(quán)利要求1所述的噴管喉道段水冷結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述噴管內(nèi)壁的最大線性膨脹量小于2.7_。
6.按照權(quán)利要求1?5中任一項(xiàng)所述的噴管喉道段水冷結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述噴管內(nèi)壁米用鈹青銅制成。
7.按照權(quán)利要求1?5中任一項(xiàng)所述的噴管喉道段水冷結(jié)構(gòu)，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(hào)】G01M9/04GK104406763SQ201410555449
【公開日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年10月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月17日
【發(fā)明者】沈逢京, 穆東波, 孫勇堂 申請(qǐng)人:北京航天益森風(fēng)洞工程技術(shù)有限公司