本發(fā)明涉及氣動超材料滲流能力評估，具體是一種氣動超材料滲流定量測量裝置及評估方法。

背景技術(shù)：

1、可滲流的氣動材料在飛行器制造領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊，在飛行器飛行過程中通過氣體滲流可以達到降熱、減阻的效果，提升飛行器的飛行性能，準(zhǔn)確測量并評估這些可滲流材料的滲流能力強弱，對選擇滲流能力適宜的材料投入飛行器制造中至關(guān)重要。

2、目前大量關(guān)于滲流及滲流測量的研究在于地質(zhì)學(xué)領(lǐng)域，以各類巖石與土壤間的滲流為主，流質(zhì)主要為液體；而對應(yīng)開發(fā)的滲流測量裝置也以地質(zhì)領(lǐng)域使用為主，例如測量水對大壩的滲流影響、對礦場土壤的滲流影響等。流質(zhì)為氣體的滲流材料滲流測量研究相對較少，而內(nèi)容也較繁多，例如在核反應(yīng)堆中進行的反應(yīng)產(chǎn)生的裂變氣體向燃燒棒進行滲流；用于以飛行器制造為目的的滲流材料的滲流測量研究又只占其中的一部分。

3、目前制作的用于流質(zhì)為氣體的滲流測量裝置有貴州大學(xué)制作的一種測量混合氣體含量變化的三軸滲流裝置；該裝置解決了可變濃度比的混合氣體濃度對瓦斯?jié)B透率影響的技術(shù)問題，同時還可以測定出口混合氣體各組分濃度，破解了以往滲流設(shè)備的混合氣體必須要預(yù)先設(shè)定好不同濃度的氣瓶，不能做到靈活調(diào)控混合氣體的濃度比的問題。但該三軸滲流裝置主要是為氣體實驗設(shè)計，無法進行固體實驗，并不適用于航空航天領(lǐng)域飛行器制造材料方面，現(xiàn)有的滲流定量測量裝置與方法用于航空航天領(lǐng)域飛行器制造材料方面較少，缺少一種單純對飛行器表面材料進行滲流測量的操作簡單、快捷、精度較高的裝置，也缺少一種對氣動滲流材料滲流性能評估的方法。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明供一種氣動超材料滲流定量測量裝置及評估方法，從而實現(xiàn)飛行器表面材料的滲流定量測量以及滲流性能評估，而且操作簡單、快捷、精度較高。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種氣動超材料滲流定量測量裝置，包括進氣組件、出氣組件與中空的殼體，所述殼體內(nèi)設(shè)有隔板，以將所述殼體的內(nèi)部空間分隔為上游腔室與下游腔室；

3、所述隔板上設(shè)有連通所述上游腔室與所述下游腔室的貫通孔，且所述隔板上設(shè)有固定組件，以將氣動超材料固定覆蓋在所述貫通孔上；

4、所述進氣組件與所述上游腔室連通，且所述殼體上設(shè)有能夠測得所述上游腔室內(nèi)壓強的第一壓強傳感器；

5、所述出氣組件與所述下游腔室連通，且所述殼體上設(shè)有能夠測得所述下游腔室內(nèi)壓強的第二壓強傳感器；

6、所述出氣組件上設(shè)有流量計。

7、在其中一個實施例，所述固定組件包括環(huán)形結(jié)構(gòu)的壓板；

8、所述壓板通過螺栓可拆卸地連接在所述隔板上，所述氣動超材料夾持在所述壓板與所述隔板之間；

9、所述貫通孔位于所述氣動超材料的一端，所述壓板的環(huán)口位于所述氣動超材料的另一端。

10、在其中一個實施例，所述氣動超材料與所述壓板、所述隔板之間具有密封組件。

11、在其中一個實施例，所述密封組件包括環(huán)向結(jié)構(gòu)的第一密封墊與第二密封墊；

12、所述隔板上對應(yīng)所述貫通孔邊緣的位置設(shè)有第一凹槽，所述隔板上對應(yīng)環(huán)口邊緣的位置設(shè)有第二凹槽；

13、所述第一密封墊一端的外環(huán)部分嵌入所述第一凹槽，另一端的內(nèi)環(huán)部分設(shè)有第一卡槽；

14、所述第二密封墊一端的外環(huán)部分嵌入所述第二凹槽，另一端的內(nèi)環(huán)部分設(shè)有第二卡槽；

15、所述第一卡槽與所述第二卡槽圍成環(huán)形槽，所述氣動超材料的邊緣部分嵌入所述環(huán)形槽。

16、在其中一個實施例，所述殼體上設(shè)有若干與所述上游腔室連通的第一安裝孔，以用于安裝不同精度、量程的所述第一壓強傳感器；

17、所述殼體上設(shè)有若干與所述下游腔室連通的第二安裝孔，以用于安裝不同精度、量程的所述第二壓強傳感器。

18、在其中一個實施例，所述進氣組件包括儲氣罐、減壓閥與氣源入口管道；

19、所述氣源入口管道的一端與所述殼體相連并連通所述上游腔室，另一端與所述儲氣罐相連，所述減壓閥設(shè)在所述氣源入口管道上。

20、在其中一個實施例，所述出氣組件包括氣源出口管道與流量計；

21、所述氣源出口管道的一端與所述殼體相連并連通所述下游腔室，另一端向外部延伸，所述流量計設(shè)在所述氣源出口管道上。

22、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供一種氣動超材料滲流評估方法，采用上述的氣動超材料滲流定量測量裝置，所述氣動超材料滲流評估方法包括如下步驟：

23、將氣動超材料固定在殼體內(nèi)，并組裝所述氣動超材料滲流定量測量裝置；

24、控制進氣組件向上游腔室注入氣體，當(dāng)流量計示數(shù)穩(wěn)定時記錄第一壓強傳感器、第二壓強傳感器與流量計的示數(shù)，將第一壓強傳感器、第二壓強傳感器的示數(shù)作差得出當(dāng)前的材料滲流壓降；

25、調(diào)節(jié)進氣組件向上游腔室注入氣體的壓強，當(dāng)流量計示數(shù)穩(wěn)定時再次記錄第一壓強傳感器、第二壓強傳感器與流量計的示數(shù)，并得到當(dāng)前的材料滲流壓降，重復(fù)操作直至得到若干組對應(yīng)的流量計示數(shù)與材料滲流壓降；

26、以流量計示數(shù)為橫坐標(biāo)、材料滲流壓降為縱坐標(biāo)，擬合得到氣動超材料的壓降與流量關(guān)系曲線；

27、基于壓降與流量關(guān)系曲線計算得到氣動超材料的滲流率，并依據(jù)所述滲流率評估氣動超材料的滲流性能。

28、在其中一個實施例，所述基于壓降與流量關(guān)系曲線計算得到氣動超材料的滲流率，具體為：

29、；

30、其中，為沿滲流方向壓力梯度，為滲流流體流速，為空氣粘性系數(shù)，為滲流率。

31、在其中一個實施例，所述基于壓降與流量關(guān)系曲線計算得到氣動超材料的滲流率，具體為：

32、；

33、其中，為沿滲流方向壓力梯度，為滲流流體流速，為空氣粘性系數(shù)，為forchheimer系數(shù)，為空氣氣體常數(shù)，為滲流率。

34、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益技術(shù)效果：

35、1.本發(fā)明氣動超材料滲流定量測量裝置通過將氣動超材料置于殼體內(nèi)，通過測量上游腔室與下游腔室的壓強計算壓差，測試氣動超材料的滲流能力，并與流量計所測流量相結(jié)合，評估不同氣動超材料的滲流性能，整個過程所需器材較少，組裝使用簡便，操作簡單、快捷，測量精度較高，能夠有效地適用于航空航天領(lǐng)域氣動材料的滲流定量測量以及滲流性能評估；

36、2.本發(fā)明中的氣動超材料滲流評估方法以同等壓降時流量的大小為評估標(biāo)準(zhǔn)，貼合材料在航空航天領(lǐng)域進行飛行器制造的實際應(yīng)用。

技術(shù)特征：

1.一種氣動超材料滲流定量測量裝置，其特征在于，包括進氣組件、出氣組件與中空的殼體，所述殼體內(nèi)設(shè)有隔板，以將所述殼體的內(nèi)部空間分隔為上游腔室與下游腔室；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣動超材料滲流定量測量裝置，其特征在于，所述殼體上設(shè)有若干與所述上游腔室連通的第一安裝孔，以用于安裝不同精度、量程的所述第一壓強傳感器；

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣動超材料滲流定量測量裝置，其特征在于，所述進氣組件包括儲氣罐、減壓閥與氣源入口管道；

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣動超材料滲流定量測量裝置，其特征在于，所述出氣組件包括氣源出口管道與流量計；

5.一種氣動超材料滲流評估方法，其特征在于，采用權(quán)利要求1至4任一項所述的氣動超材料滲流定量測量裝置，所述氣動超材料滲流評估方法包括如下步驟：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的氣動超材料滲流評估方法，其特征在于，所述基于壓降與流量關(guān)系曲線計算得到氣動超材料的滲流率，具體為：

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的氣動超材料滲流評估方法，其特征在于，所述基于壓降與流量關(guān)系曲線計算得到氣動超材料的滲流率，具體為：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種氣動超材料滲流定量測量裝置及評估方法，該裝置包括進氣組件、出氣組件與殼體，殼體內(nèi)有分隔上游腔室與下游腔室的隔板，隔板上設(shè)有貫通孔，氣動超材料覆蓋在貫通孔上，進氣組件與上游腔室連通，出氣組件與下游腔室連通，殼體上設(shè)有能測得上游腔室、下游腔室內(nèi)壓強的第一壓強傳感器、第二壓強傳感器，出氣組件上有流量計。本發(fā)明應(yīng)用于滲流能力評估領(lǐng)域，通過測量上游腔室與下游腔室的壓強計算壓差，與流量計所測流量相結(jié)合，評估氣動超材料的滲流性能，所需器材較少，組裝使用簡便，操作簡單、快捷，測量精度較高，能夠有效地適用于航空航天領(lǐng)域氣動材料的滲流定量測量以及滲流性能評估。

技術(shù)研發(fā)人員：陸小革,易仕和,趙玉新,岡敦殿,劉家瑞
受保護的技術(shù)使用者：中國人民解放軍國防科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21