Способ исследования распределения температуры по поверхности модели в вакуумной аэродинамической трубе периодического действия, преимущественно криогенного типа

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К . АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсиин

Социалистические

Республик

< 820981 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 18.01.80 (21) 2874490/18-10 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приормтет—

Опубликовано 07.10.81. Бюллетень ¹ 37

Дата опубликования описания 07.10.81 (5I)M. Кл

Ci 01 К 11/12

1осударстеенный кемнтет

40 делам наебретеннй н открытнй (53) УДК 621.3 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. И. Богомазов и В. М. Литвинов „.. (7l) Заявитель (54 ) СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

ПО ПОВЕРХНОСТИ МОДЕЛИ В ВАКУУМНОЙ АЭРОДИНАМИЧЕСКОЙ

ТРУБЕ ПЕРИОДИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ, ПРЕИМУШЕСТВЕННО

КРИОГЕННОГО ТИПА

Изобретение относится к области экспериментальной аэродинамики, в частности, к способам исследования распределения температуры по поверхности модели при воздействии потока газа.

Известен способ (1 j исследования аэродинамического нагрева модели, заключающийся в нанесении на модель термоиндикаторного покрытия, размещении модели в аэродинамической трубе в стацио- нарном воздушном потоке и фиксировании изменения цвета термоиндикаторного пс крытия. Однако указанный способ невозможно использовать при криогенных температурах.

Из известных наиболее близким по тех15 нической сущности к предложенному явшмется способ (2 g определения местных тепловых потоков с помощью термоиндикаторных покрытий, заключающийся в нанесении термоиндикаторного покрытия на модель и регистрации интенсивности его. свечения при воздействии потока газа и ультрафиолетового облучения.

При нагревании модели на ее поверхности образуются области, в которых произошло изменение цвета термоиндикатора.

Границей этих областей является изотерма, температура вдоль которой известна и равна температуре изменения цвета.

Под воздействием потока покрытие испаряется. Дпя восстановления покрытия модель извлекают из аэродинамической трубы и после нанесения покрытия вновь устанавливают в трубу, при этом восстановление вакуума в аэродинамической трубе криогенного типа связано с большими энергетическими затратами на охлаждение тру бы, что является недостатком известного способа.

Целью настоящего изобретения является снижение энергозатрат на исследования.

Указанная цель достигается тем, что устанавливают модель в трубе, охлаждакл ее до температуры 10-100оК и нано» сят на модель обдувом термоиндикаторное покрытие, регистрируют температуру, на

8709 гревают модель до температуры испаре- ния покрытия, а в качестве термоиндика торного покрытия используют конденсат азота.

Способ исследования распределения

S температуры по поверхности модели мо жет бьггь реализован в аэродинамической вакуумной трубе периодического действия криогенного типа, схема которой представлена на чертеже. Она содержит криогенные панели 1, соппо 2, исследуемую модель 3 с трубопроводом 4 дпя подачи хладагента и подогревателем 5, систему емкостей с различными термоиндиквторными веществами 6 и устройство 7 для нанесения термоиндикаторного вещества на поверхность модели 3, возбудитепь сечения 8 термоиндикатор веществ в виде, напримср, ртутных памп и фоторегистрируюшую аппаратуру 9.

Осуществляется способ спедуюшим образом.

Модель 3 устанавливают в вакуумной аэродинамической трубе, создают вакуум с помощью насосов и криогенных панелей

1, охпаждасмых жидким гелием, охпаждают модель 3, например, жидким азотом ипи гсписм, подаваемым по трубопроводу о

4, до температуры 10-100 К, наносят на поверхность модспи 3 термоиндикатор30 ное покрьггие топшиной е более 0,01 мм путем обдува из устройства 7 термоиндикаторным веществом, хранящимся в емкости 6, включают возбудитель свечения

8 термоиндикаторного покрытия, подают рабочий газ в соппо 2, воздсйствуют на модель в течение 3-10 с потоком газа, истекающего из сопла 2 с заданной скоростью и температурой, одновременно аппаратурой 9 регистрируют распределение температуры по интенсивности свечения тсрмоиндикаторного покрытия, после чего модель 3 нагревают до температуры испарения остатков покрытия, а далее щгкп повторяют при новых заданных ре» жимах обтекания модели 3, не извлекая модель иэ вакуумной трубы и не останавпивая ее.

При осуществлении способа в качестве термоиндикаторных веществ используют азот, углекислый газ и другие газы, имеющие низкую температуру плавления конденсата в диапазоне температуре 60-200| К, что позволяет в эксперименте уменьшить величину переходного времени, в течение которого модель от начальной температу ры нагревается до температуры плавления конденсата. При ограниченном времени работы криогенных труб периодического дей81 4 ствия (3-10 с) уменьшение времени переходного процесса имеет существенное значение.

Дпя образования на модели термоинди» катррного покрытия в виде конденсата необходимо, чтобы температура плавления конденсата быпа не меньше температуры модели. В свою очередь, температура модели выбирается такой, чтобы выпопняпось условие теплового подобия при обтекании ее внешним потоком, Коэффициент подобия определяется вепичиной, равной отношению температуры модели Т к температуре торможения потока Т . Этот параметр дпя реальных условий составпяег Тн/Т =

= 0,01. В лабораторных условиях получение величины параметра подобия на уровне 0,01 возможно при высоких температурах торможения потока Т = 1000о

2000 К и низких температурах модели о

Т = 10-20 К. Спедоватепьно, минимапьная тсмпсратура плавления термоиндикао торного покрытия допжна быть более 20 К.

Конденсат азота, имеющий температуру

„o плавления в вакууме 63 К можно испопьвовать в качестве термоиндикаторного покрытия. Топшина покрытия должна быть порядка глубины проникновения в покрытие ультрафиолетового излучения, которая обычно не превышает величину 0,01 мм. Увеличение топшины покрытия ведст к увспичснию врсмсни переходного рабочего процесса и к дополнительным затратам энергии на испарение избыточной массы покрытия.

При использовании способа исспедования распределения температуры по поверхности модели существенным является экономия энергии, затрачиваемой на охлаждение вакуумной аэродинамической трубы криогенного типа. Уменьшение энсргетических затрат обеспечивается тем, что при смене режима работы трубы поспе каждого пуска модель из трубы не извлекают, благодаря чему затраты азота на охлаждение трубы уменьшаются, при этом также снижаются затраты времени на подготовку каждого пуска.

Формула изобретения

1. Способ исследования распределения температуры по поверхности модели в вакуумной аэродинамической трубе периодического действия, преимущественно, криогенного типа, заключающийся в нанесении термоиндикаторного покрытия на модель и регистрации интенсивности его све1. Абрамович Б. Г. Термоиндикаторы и их применение, М., Энергия, 1972, с. 171.

/подагр

Составитель Г. Мухин *

Редактор Н. Коляда Техред М.Рейвес Корректор, Г. Назарова

Заказ 8422/12 Тираж 910 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11303 5, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 870981 6 чения при воздействии потока газа и ульт- Источники информации, рафиолетового облучения, о т л и ч а ю» принятые во внимание при экспертизе ш и и с я тем, что, с целью снижения энергозатрат на исследования, устанавливают модель в трубе, охлаждают ее до температуры 10-100 К и наносят на модель обдувом термоиндикаторное покрытие, регистрируют температуру, нагревают мо- 2. Боровой В. Я.,Давлет-Кильдеев P. 3. дель до температуры испарения покрытия. и Рыжкова М. В.,Об особенностях теплэ2. Способ по и. 1, о т л и ч а ю - to обмена на поверхности некоторых несуш и и с я тем, что в качестве термоин- ших тел при больших сверхзвуковых скодикаторного покрытия используют конден- ростях. - Механика жидкостей и газов сат азота. № 1, 1968 (прототип).