[发明专利]采用引压管测量燃烧室中动态压力的修正方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种采用引压管测量燃烧室中动态压力的修正方法。

背景技术

燃烧系统中的不稳定燃烧过程通常会导致燃烧区域明显的压力脉动，对于燃烧系统中压力脉动的测量，需要同时考虑传感器的测量精度和传感器对高温环境的适用性。压电式动态压力传感器测量精度较高，适用于较宽频率范围内的动态压力测量，但是其不能长期工作在燃烧室近千摄氏度的高温环境下，目前的方式是采用引压管将燃烧室内的声压引出，再通过压电式动态压力传感器测量，如此可降低压电式动态压力传感器的工作环境温度。

引压管采用声学半无限长管原理，一端通过引压孔与待测环境如燃烧室连通，另一端封闭。压力传感器安装在引压管上，声波在引压管中传播时逐渐衰减，为了避免引压管末端反射的声波对传感器所在位置处的声波的影响，引压管需要足够长。

采用引压管测量燃烧室中动态压力的方法，由于应用环境的限制和实际安装过程中各连接处通道截面的变化，难以满足理想半无限长管的要求，所以压力传感器的测量结果与燃烧室中真实的状况一般都存在一定差异，特别是对于较高频的声波，这个误差会更加明显。

对采用引压管测量方式的压力传感器测量值的修正，包括对幅值的修正和对相位的修正两部分。基于半无限长均匀直管道和简单的气体粘热效应假设，一般认为压力传感器位置处的压力脉动和引压管开口端即与燃烧室连通的一端处的压力脉动在幅值上是指数衰减的，相位上存在由于声波传播导致的相位差。但在实际情况下，诸多因素可能使得基于这种规律的修正仍存在较大误差，例如：引压管长度、引压管与燃烧室壁面连接处可能存在截面积变化、压力传感器安装座与引压管的连接处存在截面积变化、压力传感器探头与引压管之间存在一段管腔、管道中气体温度分布存在一定梯度等，这些因素都会对声波传播产生一定影响，而多种因素共同作用时可能使得测量结果的误差较大，特别是对于较高频率的声波测量，例如100Hz以上的声波测量，误差会更加明显。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种采用引压管测量燃烧室中动态压力的修正方法。

本发明的技术问题通过如下技术方案解决：一种采用引压管测量燃烧室中动态压力的修正方法，包括如下步骤：1)构建动态压力传感器测点处压力脉动与燃烧室中引压孔附近压力脉动的比值关系，将这种比值关系写成以频率ω为自变量的表达式；2)应用时，将动态压力传感器的测量结果进行傅里叶变换，再根据所述比值关系的表达式进行修正，得到修正后的测量结果。这里的修正指，如除以所述比值关系的表达式。

步骤1)中所述比值关系的表达式通过理论公式计算方法得到或通过实验方法得到。

理论公式计算方法适用于以下情况：引压管均匀，各连接处结构尺寸较简单，并且容易测量，管道中平均流速较低，如马赫数<0.1；

实验方法适用于以下情况：理论公式计算方法所要求的条件不能完全满足的情况，例如引压管管路接头等变截面处几何结构复杂，传感器安装座内腔体几何参数难以准确得到，引压管上加装有冷却装置使得引压管内存在较大温度梯度的情况等。

通过实验方法获取所述比值关系的表达式具体步骤如下：

(1)搭建用于模拟动态压力传感器实际测量环境的实验装置，所述实验装置包括用于模拟燃烧室的实验燃烧室、引压管、安装在所述实验燃烧室引压孔附近壁面上的动态压力传感器、安装在所述引压管上的动态压力传感器；

(2)同步记录安装在引压管上的动态压力传感器和安装在实验燃烧室壁面上的动态压力传感器的测量结果，再分别进行傅里叶变换并相除，即可获得动态压力传感器测点处压力脉动与燃烧室中引压孔附近压力脉动的比值关系的表达式。

所述实验装置的具体结构如下：所述实验装置的实验燃烧室由直管段、信号发生器、扬声器、扬声器固定箱体组成，所述直管段的一端通过过渡段与所述扬声器固定箱体的开口密封对接，所述扬声器正对着所述直管段安装在所述扬声器固定箱体内，所述信号发生器与所述扬声器相连，所述引压孔位于所述直管段的管壁上，所述引压管通过所述引压孔与所述直管段连通，所述实验燃烧室壁面上的动态压力传感器安装在所述直管段的管壁上，轴向上与所述引压孔位于所述直管段的同一圆周上，所述直管段的管壁上靠近所述引压孔还安装有温度传感器，所述直管段的管壁上更靠近所述扬声器位置设有高温气体支管入口，所述高温气体支管入口与所述扬声器之间的管壁上还安装有冷却装置，所述引压管上安装有动态压力传感器和冷却装置。