本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種用于高空飛行大氣環(huán)境溫度模擬實(shí)驗(yàn)的氣體混合裝置，其中混合室外筒、測量室外筒、混合室內(nèi)筒和測量室內(nèi)筒均為圓柱形空心套筒結(jié)構(gòu)，并共同構(gòu)成了具備四個(gè)內(nèi)部空間的雙層腔體結(jié)構(gòu)；熱源噴槍插入混合室內(nèi)筒中，并用于向其中的高低溫氣體混合空間噴入等離子體高溫氣體；混合室外筒上開設(shè)有氣體入口，混合室內(nèi)筒的壁面上開設(shè)有沿著圓周均布的孔，由此使得低溫氣體以射流混合方式與高溫氣體執(zhí)行均勻混合，然后進(jìn)混合氣體測量空間；溫度傳感器的探頭布置在混合氣體測量空間中，并用于對(duì)混合后的氣體執(zhí)行實(shí)時(shí)溫度測量。通過本發(fā)明專利技術(shù)，能夠達(dá)到高低溫流動(dòng)氣體的快速混合及測量，并獲得高精度和快速響應(yīng)的隨動(dòng)溫度模擬系統(tǒng)。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于地面模擬飛行高空飛行半實(shí)物仿真領(lǐng)域，更具體地，涉及一種用于高空飛行大氣環(huán)境溫度模擬實(shí)驗(yàn)的氣體混合裝置，其適于針對(duì)流動(dòng)氣體實(shí)現(xiàn)高精度、快速響應(yīng)的高低溫氣體混合和隨動(dòng)溫度模擬及測試用途。
技術(shù)介紹
為了滿足當(dāng)前地面飛行器半實(shí)物仿真實(shí)驗(yàn)的需求，通常需要模擬飛行器高空飛行大氣環(huán)境溫度的實(shí)驗(yàn)裝置，并在溫度模擬仿真回路中接入飛行器的部分實(shí)物進(jìn)行試驗(yàn)。它可以在條件允許的情況下盡可能在環(huán)境模擬系統(tǒng)中接入實(shí)物，以取代相應(yīng)部分的數(shù)學(xué)模型，這樣更接近實(shí)際情況，并準(zhǔn)確反映飛行器的實(shí)際特性和問題，從而掌握飛行器在空間工作的條件和特性，消除飛行器在飛行中的隱患。對(duì)于上述高空飛行大氣環(huán)境溫度模擬設(shè)備而言，高、低溫氣體混合裝置是其核心部件之一，其性能好壞直接影響到溫度模擬裝置的可靠性。然而，進(jìn)一步的研究表明，目前的溫度模擬設(shè)備多數(shù)為溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，溫度模擬范圍較低，并且在運(yùn)用于動(dòng)態(tài)的高溫模擬時(shí)存在響應(yīng)速度低或者定點(diǎn)控制精度差等缺陷；尤其是，針對(duì)高空飛行大氣環(huán)境中流動(dòng)氣體，難于獲取高精度、快速響應(yīng)的隨動(dòng)溫度模擬系統(tǒng)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本專利技術(shù)提供了一種用于高空飛行大氣環(huán)境溫度模擬實(shí)驗(yàn)的氣體混合裝置，其中通過結(jié)合高空飛行大氣環(huán)境溫度模擬自身的特點(diǎn)，對(duì)其高低溫氣體混合裝置的整體構(gòu)造和設(shè)置方式進(jìn)行改進(jìn)，尤其是對(duì)配置其中的混合室外筒、混合室內(nèi)筒、測量室外筒和測量室內(nèi)筒等關(guān)鍵組件的具體結(jié)構(gòu)及其相互連接方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，相應(yīng)能夠利用雙層腔體結(jié)構(gòu)達(dá)到高低溫流動(dòng)氣體的快速混合及測量，并獲得高精度和快速響應(yīng)的隨動(dòng)溫度模擬系統(tǒng)，因而尤其適用于高空飛行大氣溫度模擬實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用場合。為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本專利技術(shù)，提供了一種用于高空飛行大氣環(huán)境溫度模擬實(shí)驗(yàn)的氣體混合裝置，其特征在于，該氣體混合裝置包括混合室外筒、測量室外筒、混合室內(nèi)筒、測量室內(nèi)筒、熱源噴槍和溫度傳感器，其中：所述混合室外筒、測量室外筒、混合室內(nèi)筒和測量室內(nèi)筒均為圓柱形空心套筒結(jié)構(gòu)，其中混合室外筒與測量室外筒之間通過法蘭同軸安裝共同構(gòu)成第一腔體，混合室內(nèi)筒和測量室內(nèi)筒之間通過螺紋方式同軸安裝共同構(gòu)成第二腔體，并且第二腔體沿著第一腔體的整個(gè)長度方向分布在其內(nèi)部中央，由此構(gòu)成雙層腔體結(jié)構(gòu)；此外，在該雙層腔體結(jié)構(gòu)的內(nèi)、外筒連接處，分別對(duì)應(yīng)設(shè)置有第一隔熱環(huán)和第二隔熱環(huán)，由此進(jìn)一步將雙層腔體結(jié)構(gòu)劃分為四個(gè)空間，即處于外層腔體左側(cè)的低溫氣體導(dǎo)入空間、處于內(nèi)層腔體左側(cè)的高低溫氣體混合空間、處于內(nèi)層腔體右側(cè)的混合氣體測量空間，以及處于外層腔體右側(cè)的隔熱填充空間；所述第一腔體的一側(cè)為封閉端面，所述熱源噴槍貫穿該封閉端面插入所述混合室內(nèi)筒中，并用于向所述高低溫氣體混合空間噴入高溫氣體；所述混合室外筒上開設(shè)有氣體入口，所述混合室內(nèi)筒的壁面上開設(shè)有沿著圓周均布的孔；以此方式，低溫氣體經(jīng)由氣體入口進(jìn)到低溫氣體導(dǎo)入空間，對(duì)混合室內(nèi)筒執(zhí)行冷卻并經(jīng)由孔繼續(xù)進(jìn)入高低溫氣體混合空間，然后與所述高溫氣體執(zhí)行射流混合，并在混合均勻后進(jìn)入所述混合氣體測量空間；所述溫度傳感器的探頭布置在所述混合氣體測量空間中，并用于對(duì)從所述高低溫氣體混合空間導(dǎo)入的混合氣體執(zhí)行實(shí)時(shí)溫度測量。作為進(jìn)一步優(yōu)選地，對(duì)于所述高低溫氣體混合空間而言，高溫氣體與低溫氣體之間優(yōu)選呈現(xiàn)90°夾角執(zhí)行射流混合。作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述隔熱填充空間優(yōu)選采用隔熱材料進(jìn)行完全填充，以便確保所述混合氣體測量空間中混合氣體的熱能損失。作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述第一腔體的整個(gè)封閉端面上還設(shè)置有第三隔熱環(huán)，并且所述第一、第二和第三隔熱環(huán)優(yōu)選由高溫陶瓷材料制成。作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述溫度傳感器的探頭為2個(gè)，它們上下對(duì)稱地垂直布置在所述混合氣體測量空間中。作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述熱源噴槍優(yōu)選為高溫等離子體熱源，并連接有高頻控制器對(duì)其功率執(zhí)行調(diào)節(jié)；所述低溫氣體由低溫氣源提供，并配備有流量伺服閥對(duì)其流速進(jìn)行控制。作為進(jìn)一步優(yōu)選地，對(duì)于上述雙層腔體結(jié)構(gòu)而言，其內(nèi)層腔體與外層腔體之間不存在直接接觸。總體而言，通過本專利技術(shù)所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，主要具備以下的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：1、通過對(duì)其關(guān)鍵組件如混合室外筒、混合室內(nèi)筒、測量室外筒和測量室內(nèi)筒等的具體結(jié)構(gòu)及其相互連接方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，所形成的雙層腔體結(jié)構(gòu)內(nèi)外套筒之間無直接接觸，同時(shí)采用隔熱環(huán)進(jìn)行支撐和絕熱，有效避免了熱能的損失，確保了測量結(jié)果的高精度；2、通過采用上述雙層腔體結(jié)構(gòu)并配合高低溫氣體直接射流混合的方式，大大提高了氣體混合的速度，而且還可以通過對(duì)高溫?zé)嵩吹墓β屎偷蜏貧怏w的流量和流速進(jìn)行控制，相應(yīng)達(dá)到快速、精確控制所輸出氣體溫度的目的，而且整個(gè)過程動(dòng)態(tài)特性優(yōu)良；3、由于采用等離子高溫?zé)嵩矗瑹嵩礆饬鳒囟雀摺⑺俣瓤臁⒛芰考校瑢?duì)外界熱量散發(fā)很快，該高溫氣體與以上雙層腔體結(jié)構(gòu)和射流混合方式相結(jié)合，能夠進(jìn)一步獲得高精度和快速響應(yīng)的隨動(dòng)溫度模擬系統(tǒng)；4、按照本專利技術(shù)的氣體混合裝置整體結(jié)構(gòu)緊湊、便于操控、而且易于拆解和后期維護(hù)，實(shí)際測試表明能夠很好地避免傳熱及熱量損失，尤其是對(duì)于動(dòng)態(tài)的氣體混合模擬具備快速相應(yīng)和定點(diǎn)控制精度高等特點(diǎn)，因而尤其適用于高空飛行大氣溫度模擬實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用場合。附圖說明圖1是按照本專利技術(shù)優(yōu)選實(shí)施例所構(gòu)建的高低溫氣體混合裝置的主體結(jié)構(gòu)示意圖；在所有附圖中，相同的附圖標(biāo)記用來表示相同的元件或結(jié)構(gòu)，其中：1-熱源噴槍，2-法蘭，3-混合室外筒，4-低溫氣體入口，5-測量室外筒，6-隔熱材料，7-測量室內(nèi)筒，8-混合室內(nèi)筒，9-12均為耐溫隔熱陶瓷，13-溫度傳感器的探頭，A-低溫氣體導(dǎo)入空間，B-高低溫氣體混合空間，C-混合氣體測量空間具體實(shí)施方式為了使本專利技術(shù)的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本專利技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本專利技術(shù)，并不用于限定本專利技術(shù)。此外，下面所描述的本專利技術(shù)各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。圖1是按照本專利技術(shù)優(yōu)選實(shí)施例所構(gòu)建的高低溫氣體混合裝置的主體結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1中所示，該混合裝置主要包括混合室外筒3、測量室外筒5、混合室內(nèi)筒8、測量室內(nèi)筒7、熱源噴槍1和溫度傳感器13等組件。具體而言，混合室外筒3、測量室外筒5、混合室內(nèi)筒8和測量室內(nèi)筒7均為圓柱形空心套筒結(jié)構(gòu)，其中混合室外筒3與測量室外筒5之間通過法蘭同軸安裝共同構(gòu)成第一腔本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種用于高空飛行大氣環(huán)境溫度模擬實(shí)驗(yàn)的氣體混合裝置，其特征在于，該氣體混合裝置包括混合室外筒(3)、測量室外筒(5)、混合室內(nèi)筒(8)、測量室內(nèi)筒(7)、熱源噴槍(1)和溫度傳感器(13)，其中：所述混合室外筒(3)、測量室外筒(5)、混合室內(nèi)筒(8)和測量室內(nèi)筒(7)均為圓柱形空心套筒結(jié)構(gòu)，其中混合室外筒(3)與測量室外筒(5)之間通過法蘭同軸安裝共同構(gòu)成第一腔體，混合室內(nèi)筒(8)和測量室內(nèi)筒(7)之間通過螺紋方式同軸安裝共同構(gòu)成第二腔體，并且第二腔體沿著第一腔體的整個(gè)長度方向分布在其內(nèi)部中央，由此構(gòu)成雙層腔體結(jié)構(gòu)；此外，在該雙層腔體結(jié)構(gòu)的內(nèi)、外筒連接處，分別對(duì)應(yīng)設(shè)置有第一隔熱環(huán)(10)和第二隔熱環(huán)(11)，由此進(jìn)一步將雙層腔體結(jié)構(gòu)劃分為四個(gè)空間，即處于外層腔體左側(cè)的低溫氣體導(dǎo)入空間(A)、處于內(nèi)層腔體左側(cè)的高低溫氣體混合空間(B)、處于內(nèi)層腔體右側(cè)的混合氣體測量空間(C)，以及處于外層腔體右側(cè)的隔熱填充空間；所述第一腔體的一側(cè)為封閉端面，所述熱源噴槍(1)貫穿該封閉端面插入所述混合室內(nèi)筒(8)中，并用于向所述高低溫氣體混合空間(B)噴入高溫氣體；所述混合室外筒(3)上開設(shè)有氣體入口(4)，所述混合室內(nèi)筒(8)的壁面上開設(shè)有沿著圓周均布的孔；以此方式，低溫氣體經(jīng)由氣體入口(4)進(jìn)到低溫氣體導(dǎo)入空間(A)，對(duì)混合室內(nèi)筒(8)執(zhí)行冷卻并經(jīng)由孔繼續(xù)進(jìn)入高低溫氣體混合空間(B)，然后與所述高溫氣體執(zhí)行射流混合，并在混合均勻后進(jìn)入所述混合氣體測量空間(C)；所述溫度傳感器的探頭(13)布置在所述混合氣體測量空間(C)中，并用于對(duì)從所述高低溫氣體混合空間(B)導(dǎo)入的混合氣體執(zhí)行實(shí)時(shí)溫度測量。...
【技術(shù)特征摘要】
1.一種用于高空飛行大氣環(huán)境溫度模擬實(shí)驗(yàn)的氣體混合裝置，其特征
在于，該氣體混合裝置包括混合室外筒(3)、測量室外筒(5)、混合室
內(nèi)筒(8)、測量室內(nèi)筒(7)、熱源噴槍(1)和溫度傳感器(13)，其中：
所述混合室外筒(3)、測量室外筒(5)、混合室內(nèi)筒(8)和測量室
內(nèi)筒(7)均為圓柱形空心套筒結(jié)構(gòu)，其中混合室外筒(3)與測量室外筒
(5)之間通過法蘭同軸安裝共同構(gòu)成第一腔體，混合室內(nèi)筒(8)和測量
室內(nèi)筒(7)之間通過螺紋方式同軸安裝共同構(gòu)成第二腔體，并且第二腔體
沿著第一腔體的整個(gè)長度方向分布在其內(nèi)部中央，由此構(gòu)成雙層腔體結(jié)構(gòu)；
此外，在該雙層腔體結(jié)構(gòu)的內(nèi)、外筒連接處，分別對(duì)應(yīng)設(shè)置有第一隔熱環(huán)
(10)和第二隔熱環(huán)(11)，由此進(jìn)一步將雙層腔體結(jié)構(gòu)劃分為四個(gè)空間，
即處于外層腔體左側(cè)的低溫氣體導(dǎo)入空間(A)、處于內(nèi)層腔體左側(cè)的高低
溫氣體混合空間(B)、處于內(nèi)層腔體右側(cè)的混合氣體測量空間(C)，以
及處于外層腔體右側(cè)的隔熱填充空間；
所述第一腔體的一側(cè)為封閉端面，所述熱源噴槍(1)貫穿該封閉端面
插入所述混合室內(nèi)筒(8)中，并用于向所述高低溫氣體混合空間(B)噴
入高溫氣體；所述混合室外筒(3)上開設(shè)有氣體入口(4)，所述混合室
內(nèi)筒(8)的壁面上開設(shè)有沿著圓周均布的孔；以此方式，低溫氣體經(jīng)由氣
體入口(4)進(jìn)到低溫氣體導(dǎo)入空間(A)，對(duì)混合...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李寶仁，高隆隆，楊鋼，杜經(jīng)民，傅曉云，許超斌，李罡，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：華中科技大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：湖北;42
還沒有人留言評(píng)論。發(fā)表了對(duì)其他瀏覽者有用的留言會(huì)獲得科技券。