[发明专利]一种用于液体燃料湍流火焰传播速度测量的定容燃烧弹

说明书

本发明公开了属于燃料燃烧特性测量技术领域的一种用于液体燃料湍流火焰传播速度测量的定容燃烧弹。该定容燃烧弹由定容燃烧弹腔体、纹影及图像采集系统、加热系统、湍流发生系统、点火系统、进排气系统组成；在定容燃烧弹腔体外布置纹影及图像采集系统、进排气系统和加热系统，湍流发生系统和点火系统安装在密闭的腔体内；计算机和高速摄像机、电机控制器、加热控制器、点火控制器相连，用于发送和接收各类信息；本发明提供了一种既能产生均匀各向同性湍流，又能加热燃料至气态的定容燃烧弹，满足研究液体燃料的湍流预混火焰传播速度时必需的“湍流”和“预混”两个条件；为液体燃料的湍流预混火焰传播速度的研究奠定了基础。

技术领域

本发明属于燃料燃烧特性测量技术领域，特别涉及一种用于液体燃料湍流火焰传播速度测量的定容燃烧弹。

背景技术

随着燃烧技术的发展，湍流燃烧，尤其是液体燃料的湍流燃烧成为了燃烧领域的研究热点和难点。作为研究液体燃料湍流燃烧的基础，利用定容燃烧弹研究液体燃料的湍流预混火焰传播速度是研究液体燃料的湍流燃烧的方向之一。

为了研究液体燃料的湍流预混火焰传播速度，定容燃烧弹需要具备两个条件：一是产生湍流强度可控的均匀各向同性湍流；二是能够加热并保持燃料为气态，以形成可燃预混气体。

现有的定容燃烧弹湍流发生方式主要有以下几种：一是孔板运动式，这种方式是在定容燃烧弹一端或者两端布置可移动的孔板装置，利用孔板移动产生湍流，这种方法产生的湍流流场湍流度很快衰减，且湍流度难以确定；二是射流式，这种方式是在定容燃烧弹壁面布置若干射流孔，气体喷出后产生湍流流场，这种方法产生的湍流流场各向异性和均匀性差异很大；三是风扇式，这种方法是在定容燃烧弹壁面布置若干转速可控的风扇，通过合理布置和转速控制，可以在定容燃烧弹中心处产生湍流强度可控的均匀各向同性湍流流场。

现有的定容燃烧弹加热方式主要有以下几种：一是直接电加热类型，这种加热方式是在定容燃烧弹底部或内部布置电热棒或电热丝，这种加热方式会导致定容燃烧弹内温度分布不均匀；二是壁面加热型，在定容燃烧弹表面均匀缠绕电加热模块，这种方式可使容弹内气体温度分布更均匀，但若要达到定容燃烧弹内所需的高温，需要加热整个定容燃烧弹腔体；三是燃气燃烧型，这种加热方式需要进行精确的计算和控制，燃烧后的产物也有可能会对实验结果造成干扰。

综合以上几种定容燃烧弹湍流发生方式和加热方式，可以看出风扇式湍流发生方式可以在定容燃烧弹中心处产生湍流强度可控的均匀各向同性湍流流场；壁面加热型加热方式是相对比较可取的加热方式，这种方法可以使定容燃烧弹腔内气体温度均匀性更高，且没有加热器件或者尾气直接接触带测量气体，对测量的影响减到了最小。但这种方法的不足之处在于加热所需能量多，加热时间长，腔内温度稳定难度大。

现有的定容燃烧弹中，有一部分加装了湍流发生装置，能够在定容燃烧弹内产生湍流；有一部分加装了加热装置，能够提高实验温度至所需温度。但是目前鲜有定容燃烧弹能够同时具备以上两个条件。

本发明是为了填补目前液体燃料的湍流预混火焰传播速度的研究空缺，提供了一种既能产生均匀各向同性湍流，又能加热燃料至气态的定容燃烧弹，以满足研究液体燃料的湍流预混火焰传播速度时必需的“湍流”和“预混”两个条件。

发明内容