一种自由射流试验装置用热管理喷管结构及使用方法
本发明公开了一种自由射流试验装置用热管理喷管结构及使用方法，包括：相互对称设置的两个弧形侧板、设置在两个弧形侧板的顶部的顶板以及设置在两个弧形侧板的底部的底板；顶板上设置有用于展开和收拢两个弧形侧板的收展机构；弧形侧板的内部中空，且弧形侧板的内壁设置有换热层，换热层的内腔设置有导流层，弧形侧板的一端连通有入口管，弧形侧板的另一端连通有出口管。本发明通过弧形侧板内的换热层和导热层平衡喷管前端与后端的温度，减小工作时的高温差对喷管壁面的特征曲线的影响，保障了喷管的出口流场的稳定性和可靠性，从而降低了喷管壁面的形变程度，提高了实验数据的可靠性和准确性。
发明专利
CN202311453407.5
2023-11-01
CN117386528A
2024-01-12
F02K1/82(2006.01)
四川大学%中国航发四川燃气涡轮研究院
文佳俊;陈伟;王娟娟
610000 四川省成都市武侯区一环路南一段24号;
四川华茂知识产权代理事务所(普通合伙)
何娟
四川;51
1.一种自由射流试验装置用热管理喷管结构，其特征在于，包括：相互对称设置的两个弧形侧板(1)、设置在两个所述弧形侧板(1)的顶部的顶板(2)以及设置在两个所述弧形侧板(1)的底部的底板(3)； 所述弧形侧板(1)包括直边段以及弯曲段，两个所述弧形侧板(1)的直边段分别与所述顶板(2)和底板(3)转动配合，两个所述弧形侧板(1)的弯曲段相互远离形成喇叭状结构； 所述顶板(2)上设置有用于展开和收拢两个所述弧形侧板(1)的收展机构(4)； 所述弧形侧板(1)的内部中空，且所述弧形侧板(1)的内壁设置有换热层，所述换热层的内腔设置有导流层(5)，所述弧形侧板(1)的一端连通有入口管(6)，所述弧形侧板(1)的另一端连通有出口管(7)。 2.根据权利要求1所述的自由射流试验装置用热管理喷管结构，其特征在于，所述顶板(2)的两侧边与所述底板(3)的两侧边之间分别连接有支撑板(8)，且所述支撑板(8)位于所述弧形侧板(1)的外侧。 3.根据权利要求1所述的自由射流试验装置用热管理喷管结构，其特征在于，两个所述弧形侧板(1)的外侧与所述顶板(2)的外侧和所述底板(3)的外侧围设有固定环(9)。 4.根据权利要求1所述的自由射流试验装置用热管理喷管结构，其特征在于，所述弧形侧板(1)的直边段的端部顶侧设置有与所述顶板(2)转动配合的第一转轴(11)，所述弧形侧板(1)的直边段的端部底侧设置有与所述底板(3)转动配合的第二转轴(12)。 5.根据权利要求1至4任一项所述的自由射流试验装置用热管理喷管结构，其特征在于，所述收展机构(4)包括设置在所述顶板(1)的顶部的伸缩件(41)、与所述伸缩件(41)的输出端连接的连接块(42)以及分别与所述连接块(42)转动配合的第一连接杆(43)和第二连接杆(44)，所述第一连接杆(43)远离所述连接块(42)的端部与一个所述弧形侧板(1)的弯曲段转动配合，所述第二连接杆(44)远离所述连接块(42)的端部与另一个所述弧形侧板(1)的弯曲段转动配合。 6.根据权利要求5所述的自由射流试验装置用热管理喷管结构，其特征在于，所述第一连接杆(43)和第二连接杆(44)分别设置有套筒(45)，所述弧形侧板(1)的弯曲段的端部设置有与所述套筒(45)转动配合的转动杆(13)。 7.根据权利要求5所述的自由射流试验装置用热管理喷管结构，其特征在于，所述底板(3)上也设置有所述收展机构(4)。 8.一种基于根据权利要求1至7任一项所述的自由射流试验装置用热管理喷管结构的使用方法，其特征在于，包括以下步骤： S1、根据实验需求确定导流层(5)的传热系数、压阻系数，将匹配的导流层(5)安装到所述弧形侧板(1)内换热层的内腔中，并将喷管进行装配； S2、再将喷管安装在自由射流试验装置上，并将自由射流试验装置放置在风洞试验台上，并使入口管(6)与入风口对应、出口管(7)与出风口对应； S3、向入口管(6)导入流体，流体通过入口管(6)进入到换热层内并与导流层(5)接触，流体结合换热层与喷管的壁面的热量进行平衡，控制流体的流量并使流体最终通过导流层(5)从出口管(7)流出； S4、根据试验所在地环境，测量喷管出口的马赫数M，启动收展机构(4)并调节两个弧形侧板(1)之间的距离，进而调整喷管出口的马赫数M，再控制入口管(6)的流体的流量以平衡喷管的壁面温度； S5、对喷管壁面的温度进行监测和记录，并对监测的结果进行分析。 9.根据权利要求8所述的自由射流试验装置用热管理喷管结构的使用方法，其特征在于，在步骤S4中，喷管出口的马赫数M≤1时，所述收展机构(4)不启动，所述入口管(6)的流体的流量增加； 启动收展机构(4)并使两个所述弧形侧板(1)相互收拢，使喷管出口的马赫数M＞1，再增加所述入口管(6)的流体的流量以平衡喷管的壁面温度。 10.根据权利要求8所述的自由射流试验装置用热管理喷管结构的使用方法，其特征在于，在步骤S5中，采用热电偶对喷管的壁面温度进行监测和记录。