燃烧型风洞加热器燃料供应过程中的流量控制研究

摘要

随着高超声速技术的飞速发展，作为燃烧型风洞设备核心部件之一的燃烧加热器的结构越来越复杂，精度要求也越来越高。为了提高燃烧加热器的性能和燃烧效率，要研究燃料变化对燃烧过程的影响。这就需要对注入燃烧加热器的工质（氢气、氧气和空气、煤油、酒精等燃料）流量进行精确控制，以保证来流氧气组分与空气一致，达到地面试验的模拟需求。燃料流量的精确控制是保证燃烧加热器稳定可靠工作并提供准确试验气体的首要因素。燃料加注的流量控制技术是风洞研制的关键技术之一，在风洞试验技术中占有重要的位置。
　　本文简要介绍了燃烧型风洞加热器和发展历史、工作原理、压差式节流装置原理及运用，重点阐述了燃料供应过程中的流量控制技术，设计加工了一种可用于气体、煤油/酒精为燃料的风洞燃烧加热器中的流量控制装置——汽蚀文氏管。
　　对这种汽蚀文氏管进行试验调试，证明设计的流量控制装置可实现对注入风洞加热器内的燃料流量的精确控制。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究工作的背景和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国内外流量控制装置的发展状况

1．2．2 可调汽蚀文氏管的发展应用

1．2．3 燃烧型风洞中的流量控制研究

1．3 本文主要研究内容

2 燃烧型风洞加热器简介

2．1 风洞及其分类

2．2 燃烧型高超声速风洞工作原理

2．3 风洞加热器工作原理

2．4 燃烧型高超声速风洞试验能力

3 流量控制技术基本原理

3．1 差压式节流装置的测量原理

3．1．1 流体通过节流装置的流动情况

3．1．2 流量方程式

3．1．3 标准节流装置的测量原理

3．2 流量方程式中各参数的确定方法

3．3 被测介质的物性参数

4 燃料供应过程中的流量控制技术

4．1 引言

4．2 孔板

4．3 文氏管流量控制技术

4．3．1 经典文氏管的结构形式

4．3．2 文氏管的压力损失

4．3．3 文氏管汽蚀特性

4．4 汽蚀管流量控制技术

4．4．1 汽蚀文氏管的工作原理及特点

4．4．2 汽蚀文氏管的流量计算

4．4．3 液氢汽蚀文氏管的流量计算

5 汽蚀文氏管设计及加工

5．1 汽蚀文氏管的结构参数辨识

5．2 文氏管数值计算

5．2．1 文氏管的两相流模型

5．2．2 稳态流场计算

5．3 汽蚀文氏管设计

5．3．1 汽蚀文氏管结构参数优化

5．3．2 汽蚀文氏管的设计制造

5．4 汽蚀文氏管加工安装

5．4．1 加工

5．4．2 安装

6 汽蚀文氏管在风洞中的试验应用

6．1 试验设备及其原理

6．2 气动布局分析

6．3 流量控制调试试验系统

6．4 调试过程

6．4．1 汽蚀管参数

6．4．2 调试步骤

6．5 上游压力控制方案

6．6 调试结果

6．6．1 理论计算与实验结果

6．6．2 理论流量系数修正

6．6．3 调试结果

7 结论

致谢

参考文献