Способ создания рабочего потока в аэродинамической трубе

 

Изобретение относится к экспериментальной аэродинамике и может быть использовано при моделировании реальных условий обтекания исследуе мых аппаратов. Целью изобретения яв ляется расширение экспериментальных возможностей путем изменения значения показателя адиабаты эе н диапазоне 1,15-1,67 при одновременном увеличении времени бесконденсатного течения газа. Для этого в качестве рабочего газа используют метан, а подачу сжатого гелия осуществляют до дог стижения начального значения показателя адиабаты 1,15-1 ,.4, после чего вытесняют полученную смесь Через сопло, подавая в форкамеру остальной запас гелия. Кроме того, подачу гелия до начального значения показателя адиабаты производят при моль-и ной доле последнего в составе смеси равной 0,1-0,6. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (l9) (И) (51) 5 G 01 М 9/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

flPH ГКНТ СССР ((46) 15.04.92. Бюл. Р 14 (21) 4324188/23

, (22) 03,1 1.87 (72) В, В.Кислых, В.В.Пучков и О.В.Петрова (53) 533.6.071:629.7.018(088.8) (56) Лунев В.В. Гиперэвуковая аэродинамика, — М.: Машиностроение, !975, с. 46.

Поуп A. и Гойи К. Аэродинамичес кие.трубы больших скоростей. - М.:

Мир, 1968, с. 483-485. (54) СПОСОБ СОЗДАНИЯ РАБОЧЕГО ПОТОКА

В АЭРОДИНАМИЧЕСКОЙ ТРУБЕ (57) Изобретение относится к экспериментальной аэродинамике и может . быть использовано при моделировании реальных условий обтекания исследуеИзобретение относится к эксперимен.тальной аэродинамике и может быть использовано при моделировании реальных условий обтекания исследуемых ап. паратов. Целью изобретения является расширение экспериментальных возможностей: путем изменения значения показателя адиабаты Ж в диапазоне 1,15-1,67 при одновременном увеличении времени беэ-. конценсатного течения газа, 11а фиг.l приведено устройство для осуществления способа; на фиг.2 да. нЫ значения эффективного показателя адиабаты воздуха от высоты Н; на фиг,3 дана зависимость значения величины эффективного показателя адиа мых аппаратов. Целью изобретения является расширение экспериментальных возможностей путем изменения значения показателя адиабаты Ж в диапазоГ не 1 15-l-,67 при одновременном увеличении времени бесконденсатного течения газа.. Для этого в качестве рабочего газа используют метан, а подачу сжатого гелия осуществляют до до-.. стижения начального значения пока зателя адиабаты 1, 15-1,,4, после чего вытесняют полученную смесь через сопло, подавая в форкамеру остальной запас гелия. Кроме того, подачу гелия до начального значения показателя адиабаты производят при моль- ф ной доле последнего в составе смеси равной 0,1-0,6. 1 э.и. ф-лы, 3 ил. баты от мольной доли разгоняющего газа.

Устройство для реализации способа представляет собой установку адиабатического сжатия, включающую две линии сжатия и нагрева рабочего и. разгоняющего газов» Линия сжатия и нагрева разгоняющего rasa (гелия) со-. стоит из баллона 1 для толкающего газа, преимущественно воздуха, ствола 2 с перемещающимся в нем поршнем

3, стопорпого устройства 4, форкамеры с эапорно-регулирующим 5, обратным 6 и эаиорно-иу(ковым 7 клапанами.

Форкамера выполнена ио двухкамерной схеме, причем перв:.l камера содержит входной канал 8 и к.l:тру смешения 9 единичного уд и неии», l в выходном

3 1496450 сечении камеры пониженного давления

10 установлено сопло 11. Линия сжатия и нагрева рабочего газа (метана) состоит из баллона 12 для толкающего

rasa ствола 13 со стопорным устройством 14 и поршнем 15. Запорно-регулирующий 16 и обратный 17 клапаны, установлены в промежуточной камере, соединенной трубопроводом 18 с поло- !О стью первой камеры в районе входного канала.

Способ реализуется следующим образом. Для заданного режима работы установки находят (см.график, фиг,2) !5

I значение эффективного показателя адиабаты, соответствующее заданным условиям полета. Зная начальное значение . показателя адиабаты и температуру торможения газа {см.граф п», фиг.3) . 20 находят мольную долю разгоняющего га1 за в составе смеси. Исходя из требуемого времени v режимного истечения газа с заданными начальными параметрами при заданной скорости истечения определяют необходимое количество смеси газов (G) в объеме камеры смешения до начала процесса истечения

I газа

Р Гк„

С С. око

- т, где С вЂ” секундный массовый расход, кг/с;

А — постоянный коэффициент, за- 35 висящий от свойств смеси газов (для смеси 0,2 кг Не +

+ 0,8 кг СН,! A=0,257);

Р— давление торможения„ кг(м — площадь критического сече- 40 кр ния сопла, м

Т " температура торможения, К., о

Далее определяют количество молей гелия и метана, эапасаемых в камере смешения перед началом истечения, 45 ,обеспечивающих начальное значение коэффициента адиабаты, определяют требуемый объем метана, По найденному количеству (массовому) смеси га.зов в камере смешения находят ее объ. 50 ем при заданных параметрах Р и Т .

Установка работает следующим образом, Подают опорное давление в управ

55 .ляющие полости эапорно-регулирующих клапанов 5 и 16 (Р „ 200 атм), заполняют стволы 2, 13 соответственно гелием до Р 5,5 атм и метаном до Р

=3,2 атм, фиксируют поршни 3,15 в стопорных устройствах 4, 14. Полос- ти первой 8-9 и 10 второй камеры ва- куумируют для удаления нэ них остатг ков смеси рабочих гаэов, воздуха.

В баллоны 1, 12 эакачивают толкающий газ (воздух) до давления P =78 атм и Р =53 атм. С пульта управления ус и тановкой от системы синхронизации рабочего процесса подают команду на открытие стопорного устройства 14 и пуск поршня 15, который под ; действием толкающего газа перемещается по стволу !3 и сжимает, нагревая метан, до давления 2000 атм при 1200 К. После открытия запорно-регулирующего клапйна 16 метан дросселируетея до давления 1000 атм и перепускается по трубопроводу 18 в полость первой камеры 8-9, где происходит дожатие с . повышением температуры до 1600К. Че-1реэ интервал времени, равный времени перемещения поршня по стволу 13 (при- мерно 0,07 с), от системы синхронизации подается команда на открытие стопорного устройства 4 и пуск поршня 3, который под действием толкающего rasa из баллона 1 перемещается по стволу

2, сжимает, нагревая разгоняющий гаэ до 3200К при давлении 2000 атм.

После открытия запорно"регулирующего клапана 5 гелий поступает в полость первой камеры, вытесняя метан по входному каналу 8 в объем камеры смешения 9. В этой камере, и только в ней, часть гелия перемешивается с метаном до достижения заданного начального -значения показателя адиабаты смеси,. равного, например,Ж=1,2, при этом за счет сжатия и переме" шивания метана с гелием в камере смешения температура смеси доводится до .1900-2000К. Во входном канале 8. аккумулируется остальной запас гелия. После окончания роста. давления смеси газов в полости первой камеры происходит открытие запорно-.пускового клапана 7 и смесь газов нз камеры смс-шения 9 вытесняется разгоняющим газом во вторую камеру, камеру пониженного давления !О, где за счет дожатия температура смеси повышается в,Зс раэ, т.е. до 2400К., Далее, вытесняемая разгоняющим газом смесь истекает через сопло !1, при этом в течение заданного времени исследуемый аппарат обтекаетс» рабочим потоком с

le=i,2, а затем происходит повьппение

149645 значения покаэателя адиабаты рабочего потока до 1,67, так как через cqnno истекает разгоняющий гаэ. Текущее значение эффективного показателя ади5 абаты рабочего потока определяют по углу наклона ударной волны около эталонного конуса, фотографирование ко-. торого производят одновременно со снятием информации с исследуемого an- Ip парата.

Способ создания рабочего потока в аэродинамической трубе позволяет варьировать в процессе эксперимента зна- !5 чение эффективного показателя адиабаты в диапазоне 1,15-1,67 при одновременном увеличении времени безконденсационного течения рабочего газа за счет использования для создания рабо- 20 чего потока остального запаса разгоняющего газа (гелия}. Нижняя граница диапазона воспроизводимых значений эффективного показателя адиабаты, равная 1,15, обусловлена реальным значением, реализуемым при полете.ле- . тательных аппаратов в атмосфере Земли с гиперзвуковыми скоростями. о

Формула и эofiретения

I. Способ еоэдания рабочего потокЪ в аэродинамической трубе, основан" ный на зайолнении форкамеры рабочим газом, сжатии и нагреве его путем по" дачи сжатого гелия и последующем истечении смеси из форкамеры через сопло, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью расширвния экспериментальных возможностей путем изменения эначейия показателя адиабаты в диапазоне 1,15-1,67 при одновременном увеличении времени бесконденсатного, течения газа, в качестве рабочего газа используют метан, а подачу сжатого гелия осуществляют до достижения начального значения показателя адиабаты 1,15-1,4, после чего вытесняют полученнук1 смесь через сопло, подавая в форкамеру остальной запас гелия.

2. Способ по и. I, о т л и ч а юг шийся тем, что подачу гелия до начального значения показателя адиабаты производят при мольной доле последнего в составе смеси, равной 0,1-0,6 °

5 6! 496450

1,2 .17

Ф,й С3 ОФ ФУ Ю6 67 Ю ЮУ 1.6r„e

Фиа8

Составитель А.Хлулнов

Редактор.ЛЛаикова Техред А.кравчук . корректор Ne P

Заказ 2309 " Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета но изобретениям и откр)пням при ГКНТ СССР ,113035 ° Иосква, Ж-Э5, Рауиская наб., д. 4/5

Производственно-иэдательский комбинат "Патент", г. ужгород, ул. Гагарина, 101