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高超声速风洞真空系统临界压力比实验研究

陈爱国 李震乾 齐大伟 龙正义 杨彦广

陈爱国, 李震乾, 齐大伟, 等. 高超声速风洞真空系统临界压力比实验研究[J]. 实验流体力学, 2017, 31(4): 79-83, 96. doi: 10.11729/syltlx20160115
引用本文: 陈爱国, 李震乾, 齐大伟, 等. 高超声速风洞真空系统临界压力比实验研究[J]. 实验流体力学, 2017, 31(4): 79-83, 96. doi: 10.11729/syltlx20160115
Chen Aiguo, Li Zhenqian, Qi Dawei, et al. Experimental investigation on critical pressure ratio of hypersonic wind tunnel vacuum system[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, 2017, 31(4): 79-83, 96. doi: 10.11729/syltlx20160115
Citation: Chen Aiguo, Li Zhenqian, Qi Dawei, et al. Experimental investigation on critical pressure ratio of hypersonic wind tunnel vacuum system[J]. Journal of Experiments in Fluid Mechanics, 2017, 31(4): 79-83, 96. doi: 10.11729/syltlx20160115

高超声速风洞真空系统临界压力比实验研究

doi: 10.11729/syltlx20160115
基金项目: 

国家自然科学基金 11325212

国家重点基础研究发展计划 2014CB744100

详细信息
    作者简介:

    陈爱国(1973-), 男, 湖北仙桃人, 研究员。研究方向:高超声速低密度风洞设计与试验技术研究。通信地址:四川省绵阳市中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所(621000)。E-mail:chenaiguo@cardc.cn

    通讯作者:

    陈爱国, E-mail:chenaiguo@cardc.cn

  • 中图分类号: V211.7;TB753

Experimental investigation on critical pressure ratio of hypersonic wind tunnel vacuum system

  • 摘要: 临界压力是暂冲式高超声速风洞实验段流场破坏时真空罐中的压力值,临界压力比影响Ma10以上大型高超声速风洞真空系统的设计。在Φ0.3m高超声速低密度风洞中进行了Ma10以上喷管的实验,测量了风洞实验段静压、流场的皮托压力、扩压器内表面前后压力、真空罐压力等参数,了解了各部位流场随真空罐压力升高的变化过程,获得了现有风洞Ma10、Ma12和Ma16各自的流场维持所需临界压力比分别为0.34、0.35和0.5。采用FASTRAN软件模拟了风洞流场建立到破坏的非定常过程,计算结果与实验结果较为一致。临界压力比的获得为类似大型高超声速风洞真空系统设计提供了关键基础数据。
  • 图  1  设备安装示意图

    Figure  1.  Sketch ofmeasurement points in low density wind tunnel

    图  2  ZDZ-52电阻真空计输出电压和压力曲线

    Figure  2.  Calibration curve of ZDZ-52 vacuum gauge

    图  3  ZDO-53热偶真空计输出电压和压力曲线

    Figure  3.  Calibration curve of ZDO-53 vacuum gauge

    图  4  压力变送器输出电压和压力校准结果

    Figure  4.  Calibration result of Rosemount transducer

    图  5  稳定段总压、皮托压力、实验段环境压力、真空罐压力数据曲线(状态1)

    Figure  5.  Pressure variation curves of stagnation (p0) and pitot (p02) and test section environment (p1) and vacuum container (pd) (Case 1)

    图  6  扩压器前后静压典型变化图(状态3)

    Figure  6.  Pressure variation curves of diffuser ahead (pk1) and behind (pk2) during the experiment (Case 3)

    图  7  实验段环境压力、真空罐压力数据曲线(状态1)

    Figure  7.  Pressure variation curves of section environment (p1) and vacuum container (pd) (Case 1)

    图  8  实验段环境压力、真空罐压力数据曲线(状态2)

    Figure  8.  Pressure variation curves of section environment (p1) and vacuum container (pd) (Case 2)

    图  9  实验段环境压力、真空罐压力数据曲线(状态3)

    Figure  9.  Pressure variation curves of section environment (p1) and vacuum container (pd) (Case 3)

    图  10  风洞计算用型面图

    Figure  10.  Wind tunnel sketch for numerical simulation

    图  11  风洞全流场马赫数云图(状态1)

    Figure  11.  Mach number contour of wind tunnel flow field(Case 1)

    图  12  真空球罐压力云图(状态1)

    Figure  12.  Pressure contour of vacuum container(Case 1)

    表  1  临界压力实验和计算结果(单位:Pa)

    Table  1.   Critical pressure result of experiment and numerical simulation(unit: Pa)

    来流状态 临界压力实验结果 临界压力计算结果
    状态1 267 303
    状态2 2631 2700
    状态3 4913 5600
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-07-27
  • 修回日期:  2016-11-25
  • 刊出日期:  2017-08-25

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    2021年8月13日