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一座大型脉冲风洞的气动及结构设计研究

田立丰  
【摘要】: 本文设计了一座具有多种运行方式的高超声速大型脉冲风洞,该风洞可以采用炮风洞和激波管两种运行方式。风洞设计马赫数M=4,5,6,7,8,9,最大驱动压力20.0MPa,模拟高度H=15,25,35Km(分别对应M=4.0,6.0,8.0);喷管口径为DNe=2.0m(对于M=4.0,5.0,6.0),DNe=2.5m(对于M=7.0,8.0,9.0),实验模型的最大直径Dm=1m,最大长度Lm=4~5m;风洞全长110m,其中高压段22m,低压段38m,高低压段内径均为0.6m;风洞采用三种驱动方式:空气驱动空气(炮风洞)、氢气加氮气驱动空气(激波风洞,M=6.0)和氦气加空气驱动空气(激波风洞,M=8.0)。该风洞可以完成气动力、气动热、压力分布的测量,以及流动显示与测量。 本文对该脉冲风洞的气动参数、总体设计和结构分析进行了研究。采用理想的平衡活塞运行理论和完全气体模型,该风洞可以产生高马赫数、一定焓值和Re数、实验时间较长的均匀流动,满足超燃、亚燃现象的研究。在分析和比较国内外同类设备的基础上,确定了大型脉冲风洞的基本结构及相关尺寸。针对此脉冲风洞的基本结构,本文对风洞进行了强度校核,验证了风洞结构的安全性。


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