高温燃气流超声速热结构风洞扩压器强度及稳定性校核分析

严山　林正东　王毅　熊杰

【摘 要】扩压器是高温燃气流速超声速热结构风洞试验装备的重要组成部件，本文根据航空风洞试验结构件强度标准要求的有关规定，基于ANSYS参数化设计语言，模拟仿真了扩压器三大组成部件收缩段、等直段、扩张段同时在真空、大气压和内腔水压三种载荷环境下的承载情况，按工作状态和试验状态两种工况进行了力学分析，获得了扩压器三大组成部件的变形、应力等性能参数，计算结果表明扩压器的结构满足强度、刚度要求，安全使用系数ns>3，整体性能较好，为后续的结构优化提供了依据。

【关键词】扩压器；夹层水冷；有限元法；强度稳定性分析

0 引言

高温燃气流超声速热结构风洞主要包括主加热器、试验段、扩压器等组成，其工作原理为主加热器通过燃烧产生超声速燃气，在试验段内形成低压试验环境对模型进行测试，测试结束后的燃气经过扩压器减速增压排入大气。航空风洞试验结构件强度标准中规定了专用设备的使用技术条件和试验方法。对于扩压器的强度校核一般采用两端封堵抽真空，内腔充水至水压达到1MPa，静置观察内外型腔不应出现影响正常使用的永久变形。为了节约试验成本，提高设计的可靠性，采用有限元方法对扩压器进行静态模拟分析可以在设计阶段给后续的结构优化提供依据。

1 扩压器结构特点

扩压器安装在试验段中，由收缩段、等直段、扩张段三部分组成，前端连接试验段波纹管、后端连接冷却器。前……