Аэродинамическая установка

 

опи лиие

ЙЗОБРЕТЕНИЯ

<»>790950

Союа Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительнос к авт. свид-ву (22) Заявлено 26.03.79 (21) 2756812!40-23 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.08.82. Бюллетень № 32 (45) Дата опубликования описания 30.08.82 (51) М. Кл."

G 0IM 9/00

Государственный комитет (53) УДК 533.6.071 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения (71) Заявители

В. Н. Щелкунов, Н. 3. Руденко, М. А. Фефелов и Н. Ф. Савченко

Физико-технический институт низких температур АН УССР и Харьковский авиационный институт им. H. Е. Жуковского (54) АЭРОДИНАМИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА

Изобретение относится к области экспериментальной аэродинамики, в частности к средствам для обеспечения исследований при числах Рейнольдса, близких к натурным значениям и может быть использовано при моделировании явлений тепло-массообмена при конденсации, сублимации и испарении веществ в потоке газа.

Известна аэродинамическая установка, содержащая привод, форкамеру, открытую рабочую часть и диффузор, соединенный с форкамерой обратным каналом, в котором установлены спрямляющие поток ребра.

Спрямляющие поток ребра выполнены полыми, установлены в местах поворота обратного канала (коленах), сообщены между собой коллекторами и подсоединены через систему трубопроводов к блоку хранения криогенной жидкости — теплоносителя (1). Криогенная жидкость используется как для охлаждения спрямляющих лопаток, выполняющих роль теплообменника, так и для подачи криогенной жидкости в поток для захолаживания установки.

Однако известная установка не обеспечивает изменения чисел Рейнольдса в широких пределах, особенно высоких их величин, близких к натурным, т. к. в рабочей части «е может быть достигнуто широкое изменение величин давления из-за того, что она сообщена с атмосферой (открытая).

Известна аэродинамическая установка, содержащая герметичный корпус с цилин:> дрической боковой поверхностью, в котором размещены открытая рабочая часть, форкамера с конфузором и диффузором, соединенные обратным каналом, образованным корпусом и концентричной ему конусной

10 оболочкой и снабженным спрямляющими поток ребрами (2).

Недостатком данной установки также является ограниченность диапазона чисел

Рейнольдса, особенно их высоких величин, и> и, кроме этого, высокие уровни порождаемого установкой шума и большие потери энергии из-за плохой тепловой и звуковой изоляции от окружающей среды.

Целью изобретения является расшире20 ние экспериментальных возможностей установки по диапазону чисел Рейнольдса и, кроме этого, дополнительно снижение шума и уменьшение энергетических потерь.

Указанная цель достигается благодаря

25 тому, что установка снабжена проточным теплообменником, установленным по всей длине обратного канала и образованным спрямляющими поток ребрами, выполненными полыми и объединенными между соро бой кольцевыми коллекторами.

790950

Кроме того, наружная поверхность корпуса снабжена вакуумной теплоизоляцией.

На фиг. 1 показана схема выполнения аэродинамической установки, продольный разрез; на фиг. 2 — поперечное сечение установки (сечение А — А на фиг. 1).

Аэродинамическая установка содержит силовой герметичный корпус 1 с цилиндрической боковой поверхностью 2, В корпусе

1 размещена открытая рабочая часть 3, форкамера 4 с соплом-конфузором 5 и диффузор 6, которые соединены обратным каналом 7, образованным корпусом 1 и концентричной ему внутренней конусной оболочкой 8. При этом обратный канал 7, форкамера 4, сопло-конфузор 5, рабочая часть

3 и диффузор 6 образуют замкнутый циркуляционный контур, в котором движение рабочего потока осуществляется, например, вентилятором 9 с приводом 10 (в виде электродвигателя постоянного тока), обеспечивающим плавную регулировку скорости. Обратный канал 7 выполнен с поворотными коленами 11 и 12 для разворота потока при входе в форкамеру 4 и на выходе из диффузора 6, а на всей остальной его длине установлены полые спрямляющие поток ребра 13 (направление рабочего потока в установке показано на фиг. 1 замкнутыми пунктирными линиями со стрелками).

Ребра 13 образуют проточный теплообменник за счет того, что полости ребер 13 сообщены между собой на обоих своих концах кольцевыми обтекаемыми коллекторами 14 и 15 и через систему трубопроводов 16 — с блоком 17 хранения жидкого азота. Форкамера 4 снабжена детурбулизирующими сетками 18 и спрямляющей решеткой 19. Рабочий объем герметичного корпуса 1 защищен от внешних теплопритоков экранно-вакуумной изоляцией, представляющей собой вакуумную камеру 20, заполненную, например, многослойной перфорированной пленкой ПЭТФ-ДА. Вакуумная камера 20 и силовой корпус 1 разделены, в тепловом смысле, посредством четырех регулируемых опор 21. Для установки модели 22 в рабочей части 3 установки под требуемым углом атаки установка оборудована шлюзовой камерой 23, которая позволяет вводить и выводить модель 22 из потока без разгерметизации рабочей части

3 и вакуумной камеры 20, что обеспечивает непрерывность проведения исследований.

Для ведения наблюдения за моделью 22 и элементами установки она имеет два ортогонально расположенных окна 24. Герметичный корпус 1 вакуумной теплоизоляцией и кольцевой обратный канал 7 с теплообменником 13 — 15 являются надежным шумоизоляционным экраном установки.

Созданный опытный образец устройства (с диаметром рабочей части 0,2 м, степенью поджатия потока 0,4 в диапазоне рабочих

)Г

;10

40 ,15

4 давлений 1 — 20 ата и температур 80 — 320 К при скорости газового потока 5 — 25 м/с и мощности силового привода 15 кВт) подтверждает эффективность изобретения.

Устройство работает следующим образом.

В рабочую часть 3 установки через шлюзовую камеру 23 вводится исследуемая модель 22. Рабочий объем герметичного корпуса 1, во избежание конденсации паров воды и легкоконденсирующих газов, перед заполнением требуемой газовой средой откачивается до степени разряжения порядка

10-- Т. Одновременно с этим происходит откачка вакуумной камеры 20 до давления

10 †— 10 †Т. Затем рабочий объем установки в соответствии с программой исследований заполняется газовой смесью необходимого состава и давления. Циркуляция газа осуществляется вентилятором 9. Газовый поток, попадая в обратный канал 7, охлаждается, контактируя с теплообменными поверхностями спрямляющих ребер 13, для чего из блока 17 хранения через систему трубопроводов 16 подается охладитель, например жидкий азот, который через распределительный коллектор 14 поступает в полости спрямляющих ребер 13 и отводится на сброс через коллектор 15. Требуемая температура газового потока поддерживается за счет изменения расхода хладагента. После установления необходимого рабочего режима проводятся исследования в соответствии с принятой методикой исследований.

Охлаждение рабочей воздушной среды до криогенных температур без изменения ее состава увеличивает число Рейнольдса по сравнению с прототипом в 4 раза, до значений Ке=10, и одновременно снижает мощность привода в 20 раз, а использование экранно-вакуумной теплоизоляции обеспечивает приемлемые расходы азота и, кроме того, приводит к уменьшению уровня шумов (на 50 — 60 дб), порождаемых при работе установки, Формул а изобретения

1. Аэродинамическая установка, содержащая герметичный корпус с цилиндрической боковой поверхностью, в котором размещены открытая рабочая часть, форкамера с конфузором и диффузор, соединенные обратным каналом, образованным корпусом и концентричной ему конусной оболочкой и снабженным спрямляющпми поток ребрами, отл ич а ющееся тем, что, с целью расширения экспериментальных возможностей по диапазону чисел Рейнольдса, она снабжена проточным теплообменнпком, установленным по всей длине обратного канала и образованным спрямляющп790950

Фиг. 1 ми поток ребрами, выполненными полыми и объединенными между собой кольцевыми коллекторами.

2. Установка по и. 1, отли чающа яс я тем, что, с целью снижения шума и уменьшения энергетических потерь, наружная поверхность корпуса снабжена вакуумной теплоизоляцней.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Японии № 51 — 34743, кл.

105В 11, 1976.

;> 2. Пэнкхерст P., Холдер Д. Техника эксперимента в аэродинамических трубах, М., Иностранная литература, 1955, фиг. 59, с. 126 (прототип).

790950

А-A

Фиг.2

Составитель В. Шкатов

Редактор М. Кузнецова

Техред А. Камышникова Корректор р. Беркович

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1230/17 Изд. Ко 209 Тираж 883 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5