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一種局部發汗冷卻抑制激波的超聲速氣膜冷卻裝置及其防護方法與流程

文檔序號:11110700閱讀:來源:國知局

技術特征:

1.一種可以根據激波的出現自適應的打開局部發汗冷卻的方法來實現抑制激波的破壞效果的超聲速氣膜冷卻裝置,該裝置包括:壓力監測管道(4)、壓力啟閉閥門(5)、發汗冷卻冷卻流體供給通道(6)、發汗冷卻儲氣腔室(7)、設置在受保護壁壓力檢測區域的壁面發汗冷卻多孔介質(8)以及超聲速氣膜冷卻通道(2),所述壓力監測管道為金屬管道結構,其一端布置在受保護壁面(9)的監測點處,另一端布置在壓力啟閉閥門上,所述受保護壁面監測點設置在壁面發汗冷卻多孔介質內,發汗冷卻冷卻流體供給通道一端壓力啟閉閥門連接,另一端與與發汗冷卻儲氣腔室連接,發汗冷卻儲氣腔室設置為在外部環繞受保護壁面監測點,壓力監測管道穿過該發汗冷卻儲氣腔室后設置在在受保護壁面監測點處;通過壓力監測管道中的流體壓力來實現閥門啟閉,當激波的強度大于一定值后,由此引起的壓力可以頂開閥門,當激波減弱或者消失時,壓力監測管道中流體的壓力不足以頂開閥門,閥門關閉,通過所述壓力啟閉閥來控制發汗冷卻流體的供給通道,當該閥門打開時,冷卻流體將通過該閥門流入發汗冷卻儲氣腔室,當該閥門關閉時,將切斷發汗冷卻流體的供給。

2.根據權利要求1所述的裝置,其特征在于:超聲速氣膜冷卻是通過從壁面冷卻流噴嘴中平行于高溫主流以超聲速噴出冷卻流體覆蓋在受保護壁面上,將壁面與高溫主流隔開來實現熱防護。

3.根據權利要求2所述的裝置,其特征在于:基本工況的熱負荷由超聲速氣膜冷卻來承擔,當出現激波的入射時候,通過局部打開發汗冷卻的輔助方式來實現熱防護。

4.根據權利要求4所述的裝置,其特征在于:無激波或者弱激波的情況下,冷卻流體通過超聲速氣膜冷卻通道的噴嘴平行噴出,覆蓋在受保護壁面上進行熱防護

5.根據權利要求3所述的裝置,所述局部發汗冷卻裝置為在超聲速氣膜冷卻的受保護壁面上,局部可能存在激波作用的位置采用多孔介質進行加工,發汗冷卻儲氣腔室內的冷卻流體可以通過多孔介質滲透到壁面上方,從而對該位置進行局部增強冷卻的保護。

6.一種利用權利要求1-5任一項所述的裝置來根據激波的出現自適應的打開局部發汗冷卻的方法,其特征在于包括如下步驟:1)超聲速流場中,當高溫主流流入通道后,通過超聲速氣膜冷卻流通道引入冷卻流體經常用冷卻流噴嘴(3)噴入冷卻氣體對受保護壁面(9)進行熱保護;

2)由于局部流動參數或者結構的變化,誘發激波(10)的入射,導致冷卻氣體邊界層內壓力升高,形成高壓區域(11),激波的入射將破壞冷卻氣體邊界層,從而導致冷卻效果下降;此時,受保護壁面的壓力監測管道(4)中流體由于和激波作用區域相連,其流體壓力急劇升高;壓力監測管道(4)中的流體壓力升高后,高壓流體將打開壓力啟閉閥門(5);

3)壓力啟閉閥門(5)開啟后,發汗冷卻流體供給通道(6)被打開,冷卻流體將引入至發汗冷卻儲氣腔室(7)中,隨后再通過壁面發汗冷卻多孔介質(8)滲透到上表面上,對受保護壁面(9)進行局部增強冷卻,從而能減少激波的破壞作用;

4)當超聲速流場中參數發生改變后,激波強度變弱或者消失,此時壓力監測區域(11)中的流體壓力下降,壓力監測管道(4)中流體壓力下降,不足以維持打開壓力啟閉閥門(5),此時壓力啟閉閥門(5)關閉,發汗冷卻流體供給通道(6)關閉,局部發汗冷卻不再起作用;此時工況進入正常工況,受保護壁面(9)通過超聲速氣膜冷卻流通道的流體足可維持其冷卻效果。

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