高温气体模拟装置混合容腔设计与实验研究

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1、分类号学号M201270321学校代码10487密级硕士学位论文高温气体模拟装置混合容腔设计与实验研究学位申请人：许超斌学科专业：机械电子工程指导教师：杜经民副教授答辩日期：2015年5月AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringDesignandExperimentfortheHighTemperatureGasMixingVesselintheTemperatureSimulationSyste

2、mD.Candidate:ChaobinXuMajor:MechatronicEngineeringSupervisor:AssociateProf.JingminDuHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaMay,20152独创性声明本人郑重声明，本学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果的总结。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文

3、中以明确方式标明。本人完全意识到本人将承担本声明引起的一切法律后果。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在____年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名指导教师签名：日期：年月日日期：年月

4、日华中科技大学硕士学位论文摘要气体温度模拟器是空间飞行器半实物仿真中的关键设备，为空间飞行器大气传感系统的半实物仿真提供响应速度快、精度高的气温信号。随着空间飞行器半实物仿真需求的不断发展，对温度模拟系统提出了更高的温度模拟范围和动态响应。本文通过空间飞行器在飞行过程中总温变化进行分析，针对温度模拟系统要求的模拟温度高、响应速度快的特点，提出了以高温等离子气体为热源，通过高低温气体混合的方式来产生所需的高温气体信号。首先，对现有的气体加热高温的方式进行了对比，选择了高温等离子气体为温度模拟系统的热源，并分析了高温气体在容腔内混

5、合过程中存在的难点；针对相应的难点设计了一种利用双层结构的气体容腔来进行高低温气体的混合调温以及装置隔热处理。其次，对高温等离子喷枪出口处基本参量（温度、速度）的分布进行了理论分析，并基于Fluent对混合容腔温度场进行了仿真研究。通过对高低温气体混合过程进行数值模拟，研究了混合容腔内的气体温度场分布特性，分析了温度模拟装置各参数对混合腔内以及出口处的温度分布的影响；验证了本文的温度模拟装置产生高温气体的能力。仿真结果表明，通过调节低温气体流量和加热器功率可以实现900K～1400K的温度模拟；最后，根据气体温度模拟的原理搭建

6、了气体温度模拟系统的实验装置，编写了温度模拟系统的实验控制软件和操作界面；对不同低温气体流量条件下的混合气体温度进行了实验研究。实验表明所设计温度模拟装置和混合容腔可以达到预期的温度模拟目标范围。本文的工作为空间飞行器半实物仿真中高温气体模拟装置的初步研究，为后续温度模拟系统的高精度控制研究奠定了良好的基础。本装置填补了国内小型化高温气体模拟的空白，具有极大的工程应用价值。关键词：大气环境模拟技术，高温气体发生器，气体温度场，数值模拟，温度测量I华中科技大学硕士学位论文AbstractTheatmospherictempera

7、turesimulationsystemisanimportantdeviceinHILSofaircraft,providingtemperaturesignaltoimitatetheflightaltitudeandmach.WiththerapiddevelopmentofaircraftHILS,highertemperatureandbetterdynamicarerequired.Thetotaltemperaturechangeofaircraftindifferentflightconditionsarean

8、alyzedinthisarticle.Tomeethighertemperatureandbetterdynamicrequirementsoftheatmospherictemperaturesimulationsystem,weputforwardthehightemp