等熵轻质活教材塞风洞中活塞行程、速度和压力的变化.pdf

第 17 卷　第 3 期 实　验　力　学 V ol. 17　N o. 3 2002 年 9 月 JOU RNAL O F EXPER IM EN TAL M ECHAN ICS Sep. 2002 　 文章编号:(2002) 等熵轻质活塞风洞中活塞 行程、速度和压力的变化 李立人, 孔繁琳, 林　霞 (上海理工大学 动力学院, 上海市军工路 516 号 200093) 摘要: 等熵轻质活塞风洞是一种工作时间很短的风洞. 来自高压容器中的气体推 动活塞使气体等熵压缩, 并在恒定的匹配压力下进入实验段. 这对于瞬时热传导技术 是合适的, 已用于燃气透平叶片的冷却问题的实验研究中. 本文对等熵轻质活塞风洞 中的一些气动问题做了研究, 分析推导了在不考虑活塞质量时活塞行程、速度与压力 的关系式, 并进行了实例分析. 关键词: 风洞; 活塞; 压缩; 等熵 中图分类号: O 359. 4　　　文献标识码: A 1　引言 　　等熵轻质活塞风洞是一种工作时间很短的风洞. 活塞压缩时间和风洞的工作时间一般都 小于 1 秒. 这对于瞬时热传导测量技术是合适的, 现已用于燃气涡轮叶片冷却实验的研究中. [ 1 ] 图 1 是这类风洞的示意图 . ( ) 当高压容器中的高压空气流进管道时, 即流进活塞左侧 1 区域, 管道内的轻质活塞就被 推着向前运动, 从而就压缩了管道中的空气, 空气的压力和温度都随之上升, 这些空气就是随 ( ) 后用于做实验的气体. 当活塞右侧 2 区域中空气的压力达到所需要的压力时, 快速阀门就立 即打开. (2) 区域中的空气就经实验段流出, 用于实验. 如果实验过程中, 从高压容器中进入管 ( ) 道的空气的体积流量与流经实验段的空气的体积流量相等的话, 那么 2 区域内的空气的压力 就能维持恒定, 称为匹配压力. [ 2 ] ( ) 该风洞可用于涡轮叶片气膜冷却 , 2 区域中的高压高温空气相当于燃气透平中的主 流, 实验段侧壁引入一小股二次空气射流就相当于冷却工质. 在设计此风洞时如能使实验空气 压缩后的温度与二次射流温度之比等于燃气透平中主流温度与冷却气流温度之比, 那么这种 收稿日期: 修订日期: ( ) 作者简介: 李立人 1946- , 男, 副教授. 主要从事流体力学理论、气体动力学、流体机械方面的研究. © 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. ( ) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　实　验　力　学　　　　　　　　　　　 2002 年 第 17 卷　 334 图 1　风洞示意图