Аэродинамическая установка

о и-и-с д н и е ЙЗОБРЕТЕНИЯ и 11 790950 Союа Советских Социалистических РеспубликК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 61) Дополнительнос к авт. свид-ву22) Заявлено 26.03,79 (21) 275681240-23с присоединением заявки23) Приоритет43) Опубликовано 30.08.82. Бюллетень3245) Дата опубликования описания 30,08.82 М. Кл." б 01 М 9/00 арственнын комите 3) УДК 533,6,071. Н. Щелкунов, Н. 3. Руденко, М. А. Фефелов и Н. ф. Савченк Физико-технический институт низких температур АН УССР и Харьковский авиационный институт им. Н. Е. Жуковского(54) АЭРОДИНАМИЧЕ УСТАНОВК Изобретение относится к области экспериментальной аэродинамики, в частности к средствам для обеспечения исследований при числах Рейнольдса, близких к натурным значениям и может быть использовано при моделировании явлений тепло-массообмена при конденсации, сублимации и испарении веществ в потоке газа.Известна аэродинамическая установка, содержащая привод, форкамеру, открытую рабочую часть и диффузор, соединенный с форкамерой обратным каналом, в котором установлены спрямляющие поток ребра. Спрямляющие поток ребра выполнены полыми, установлены в местах поворота обратного канала (коленах), сообщены между собой коллекторами и подсоединены через систему трубопроводов к блоку хранения криогенной жидкости - теплоносителя 11. Криогенная жидкость используется как для охлаждения спрямляющих лопаток, выполняющих роль теплообменника, так и для подачи криогенной жидкости в поток для захолаживания установки.Однако известная установка не обеспечивает изменения чисел Рейнольдса в широких пределах, особенно высоких их величин, близких к натурным, т. к. в рабочей части не может быть достигнуто широкое изменение величин давления из-за того,сообщена с атмосферой (открычто онатая).Известна аэродинамическая установка,содержащая герметичный корпус с цилин 5 дрической боковой поверхностью, в которомразмещены открытая рабочая часть, форкамера с конфузором и диффузором, соединенные обратным каналом, образованнымкорпусом и концентричной ему конусной1 О оболочкой и снабженным спрямляющимипоток ребрами 2.Недостатком данной установки также является ограниченность диапазона чиселРейнольдса, особенно их высоких величин,1;- и, кроме этого, высокие уровни порождаемого установкой шума и большие потериэнергии из-за плохой тепловой и звуковойизоляции от окружающей среды.Целью изобретения является расшире 20 ние экспериментальных возможностей установки по диапазону чисел Рейнольдса и,кроме этого, дополнительно снижение шума и уменьшение энергетических потерь.Указанная цель достигается благодаря25 тому, что установка снабжена проточнымтеплообменником, установленным по всейдлине обратного канала и образованнымспрямляющими поток ребрами, выполненными полыми и объединенными между созО бой кольцевыми коллекторами,3Кроме того, наружная поверхность корпуса снабжена вакуумной теплоизоляцией,На фиг. 1 показана схема выполнения аэродинамической установки, продольный разрез; на фиг. 2 - поперечное сечение установки (сечение А - А на фиг, 1).Аэродинамическая установка содержит силовой герметичный корпус 1 с цилиндрической боковой поверхностью 2, В корпусе 1 размещена открытая рабочая часть 3, форкамера 4 с соплом-конфузором 5 и диффузор 6, которые соединены обратным каналом 7, образованным корпусом 1 и концентричной ему внутренней конусной оболочкой 8, При этом обратный канал 7, форкамера 4, сопло-конфузор 5, рабочая часть 3 и диффузор 6 образуют замкнутый циркуляционный контур, в котором движение рабочего потока осуществляется, например, вентилятором 9 с приводом 10 (в виде электродвигателя постоянного тока), обеспечивающим плавную регулировку скорости, Обратный канал 7 выполнен с поворотными коленами 11 и 12 для разворота потока при входе в форкамеру 4 и на выходе из диффузора 6, а на всей остальной его длине установлены полые спрямляющие поток ребра 13 (направление рабочего потока в установке показано на фиг. 1 замкнутыми пунктирными линиями со стрелками).Ребра 13 образуют проточный теплообменник за счет того, что полости ребер 13 сообщены между собой на обоих своих концах кольцевыми обтекаемыми коллекторами 14 и 15 и через систему трубопроводов 16 - с блоком 17 хранения жидкого азота, Форкамера 4 снабжена детурбулизирующими сетками 18 и спрямляющей решеткой 19. Рабочий объем герметичного корпуса 1 защищен от внешних теплопритоков экранно-вакуумной изоляцией, представляющей собой вакуумную камеру 20, заполненную, например, многослойной перфорированной пленкой ПЭТФ-ДА. Вакуумная камера 20 и силовой корпус 1 разделены, в тепловом смысле, посредством четырех регулируемых опор 21. Для установки модели 22 в рабочей части 3 установки под требуемым углом атаки установка оборудована шлюзовой камерой 23, которая позволяет вводить и выводить модель 22 из потока без разгерметизации рабочей части 3 и вакуумной камеры 20, что обеспечивает непрерывность проведения исследований. Для ведения наблюдения за моделью 22 и элементами установки она имеет два ортогонально расположенных окна 24. Герметичный корпус 1 вакуумной теплоизоляцией и кольцевой обратный канал 7 с теплообменником 13 - 15 являются надежным шумоизоляционным экраном установки,Созданный опытный образец устройства (с диаметром рабочей части 0,2 м, степенью поджатия потока 0,4 в диапазоне рабочих 51 О 15 20 )Г ;10 35 40 ,15 50 55 60 65 4давлений 1 - 20 ата и температур 80 в 3 К при скорости газового потока 5 - 25 м/с и мощности силового привода 15 кВт) подтверждает эффективность изобретения,Устройство работает следующим образом.В рабочую часть 3 установки через шлюзовую камеру 23 вводится исследуемая модель 22, Рабочий объем герметичного корпуса 1, во избежание конденсации паров воды и легкоконденсируюш,их газов, перед заполнением требуемой газовой средой откачивается до степени разряжения порядка 10- Т. Одновременно с этим происходит откачка вакуумной камеры 20 до давления 10 в- 10 вТ. Затем рабочий объем установки в соответствии с программой исследований заполняется газовой смесью необходимого состава и давления. Циркуляция газа осуществляется вентилятором 9. Газовый поток, попадая в обратный канал 7, охлаждается, контактируя с теплообменными поверхностями спрямляющих ребер 13, для чего из блока 17 хранения через систему трубопроводов 16 подается охладитель, например жидкий азот, который через распределительный коллектор 14 поступает в полости спрямляющих ребер 13 и отводится на сброс через коллектор 15. Требуемая температура газового потока поддерживается за счет изменения расхода хладагента. После установления необходимого рабочего режима проводятся исследования в соответствии с принятой методикой исследований.Охлаждение рабочей воздушной среды до криогенных температур без изменения ее состава увеличивает число Рейнольдса по сравнению с прототипом в 4 раза, до значений Ке= 10, и одновременно снижает мощность привода в 20 раз, а использование экранно-вакуумной теплоизоляции обеспечивает приемлемые расходы азота и, кроме того, приводит к уменьшению уровня шумов (на 50 - 60 дб), порождаемых при работе установки,Формул а изобретения 1. Аэродинамическая установка, содержащая герметичный корпус с цилиндрической боковой поверхностью, в котором размещены открытая рабочая часть, форкамера с конфузором и диффузор, соединенные обратным каналом, образованным корпусом и концентричной ему конусной оболоч. кой и снабженным спрямляющпми поток ребрами, отл и ч а ю щ е е ся тем, что, с целью расширения экспериментальных возможностей по диапазону чисел Рейнольдса, она снабжена проточным теплообменнпком, установленным по всей длине обратного канала и образованным спрямляющп90950 17 ми поток ребрами, выполненными полыми и объединенными между собой кольцевыми коллекторами,2. Установка по и. 1, отл и чающа яс я тем, что, с целью снижения шума и уменьшения энергетических потерь, наружная поверхность корпуса снабжена вакуумной теплоизоляцней,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент Японии51 - 34743, кл.105 В 11, 1976.5 2. Пэнкхерст Р Холдер Д. Техника эксперимента в аэродинамических трубах, М.,Иностранная литература, 1955, фиг. 59,с, 126 (прототип),790950 А-АфСоставитель В. Шкатов Редактор М. Кузнецова Техред А. Камышникова Корректор Р. Берковиаказ 1230/17 Изд, Мо 209 Тираж 883 Подп испо НПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Типография, пр. Сапунова,