[发明专利]一种用于声波与火焰相互作用研究的多功能试验平台

说明书

本发明公开一种用于声波与火焰相互作用研究的多功能试验平台，包括支架以及固定安装在所述支架顶部的支撑板，还包括：过渡段，用于过渡连接扬声器与整流组件；燃烧室，侧面开设有不少于两个的扰流棒安装孔；整流组件，包括多孔整流板，用以产生平面火焰；扰流棒组件，用以产生剪切层火焰。本发明提供的多功能试验平台，分别设计了多孔整流板、扰流棒组件和燃烧器，通过更换与组合这三个部件以产生平面火焰、剪切层火焰和射流火焰，结合底部扬声器施加的不同声波扰动，从而实现针对平面火焰、剪切层火焰和射流火焰等开展声波与火焰相互作用的研究，满足同一试验平台上开展不同研究的需求；且整体装置构造简单，便于加工，大大降低了成本。

技术领域

本发明涉及试验平台技术领域，具体是一种用于声波与火焰相互作用研究的多功能试验平台。

背景技术

燃烧不稳定是困扰火箭发动机和航空发动机研制的难题之一，燃烧不稳定通常伴随有较大幅度的压力和释热的波动，当不稳定热释放与燃烧室结构的声学特征正反馈时，发生热声振荡，释热和压力脉动进一步增强，容易对燃烧室等造成较大损害。为了深入的研究热声不稳定产生的机理，国内外不同学者开展了大量的声波-火焰相互作用的实验研究。

目前学术中常见实验平台中，多采用扬声器来向燃烧室中施加声学扰动。相关实验研究中声波主要作用于射流火焰，研究不同频率和不同声压级下的火焰响应特性。

论文《Experiment investigation of the effects of hydrogen content onthe combustion instability of methane/hydrogen lean premixed swirl flamesunder different acoustic frequency ranges》中给出了声波与旋流火焰相互作用的实验装置。该实验装置由扬声器、燃烧室和旋流燃烧器构成，该装置主要用于研究声波与旋流火焰的相互作用，更换燃烧器后也可以研究声波与射流火焰的相互作用。

论文《Response of non-premixed swirl-stabilized flames to acousticexcitation and jet in cross-flow perturbations》中采用在燃烧室壁面中安装燃烧器，研究声波与火焰相互作用的机理。该装置主要用于研究声波与旋流和射流火焰的相互作用。

论文《Visualization of Shear Layer Dynamics in a Transversely ForcedFlow and Flame》中给出了横向声波激励对火焰影响的装置，该装置可以实现横向激励对火焰影响的研究。但该装置的研究对象仍然是射流火焰。

目前用于声波与火焰相互作用的实验平台有多种形式的，但目前应用最广泛的仍然是声波与射流火焰的相互作用。但是火焰的形式有多种，比如平面火焰和剪切层火焰，但目前的实验平台主要针对一种火焰类型进行设计，功能较为单一、局限性较大，因此设计一种通用的实验平台具有十分重要的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种能针对不同类型的火焰进行声波与火焰相互作用研究的多功能试验平台。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种用于声波与火焰相互作用研究的多功能试验平台，包括支架以及固定安装在所述支架顶部的支撑板，还包括：

过渡段，固定安装在所述支撑板的中部，用于过渡连接扬声器与整流组件；

燃烧室，固定安装在所述整流组件的顶部，侧面开设有不少于两个的扰流棒安装孔；

整流组件，包括多孔整流板，所述多孔整流板结合所述燃烧室用以产生平面火焰；

扰流棒组件，安装在所述扰流棒安装孔内，所述扰流棒组件结合所述燃烧室用以产生剪切层火焰。