[发明专利]高压和声学振荡环境下燃料液滴的相位调整装置及方法

说明书

本发明公开了一种高压和声学振荡环境下燃料液滴的相位调整装置及方法，包括声学系统和声学系统位置调整装置；压力容器包括燃烧室、左舱段和右舱段；左舱段的长度大于右舱段的长度；声学系统包括声发生器、左扬声器和右扬声器；左扬声器和右扬声器的中心与燃料液滴位于同一轴线；声学系统位置调整装置包括均与燃烧室轴线平行的左扬声器推杆和右扬声器推杆，左扬声器推杆的长度大于右扬声器推杆的长度；左、右扬声器在左、右扬声器推杆的推动控制下，沿轴向移动；当更换声波频率时，只需调整左、右扬声器推杆中伸出端长度，使燃料液滴位于声波的驻波波节或波腹位置。本发明能使燃料液滴处于所需相位，并满足不同频率下试验的要求。

技术领域

本发明涉及液体火箭发动机和航空喷气发动机等研究领域，特别是一种高压和声学振荡环境下燃料液滴的相位调整装置及方法。

背景技术

燃料液滴的蒸发燃烧实验装置一般应用于液体火箭发动机和航空喷气发动机等研究领域。

液体火箭发动机是通过将飞行器自身携带的液体推进剂的化学能转变为热能进而转变为动能来为飞行器提供动力，对航天和国防领域有着重要的影响。液体火箭发动机的可靠性、稳定性、相容性，一直是其研制过程中要解决的主要问题，与发动机推力室内液体推进剂的喷雾燃烧过程密切相关。

液体火箭发动机推力室内的喷雾燃烧过程十分复杂，包括喷注、雾化、蒸发、混合、燃烧等物理/化学子过程。在发动机热试车过程中，难以捕捉到各子过程的物理化学特性，更难以获得描述这些子过程机理的确定性模型。当这些子过程相互耦合时，作用机理变得更加复杂，可能产生燃烧不稳定使发动机处于恶劣的工作过程中，甚至对发动机产生破坏性影响。为了揭示最基本的物理化学现象，需要针对各个子过程建立实验系统进行研究。在各子过程中，推进剂喷雾液滴在推力室中的蒸发燃烧是重要的部分，对发动机的性能有很大的影响，对蒸发燃烧过程建立实验系统进行研究，对提高发动机的可靠性、稳定性、相容性具有重要的意义。

研究高压和声学振荡环境对蒸发燃烧过程的影响时，需要控制振荡幅值、振荡频率以及振荡发生的时间来营造不同的声学振荡环境。但是，现有的实验装置难以同时满足多种工况下进行实验的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种高压和声学振荡环境下燃料液滴的相位调整装置及方法，该高压和声学振荡环境下燃料液滴的相位调整装置及方法能够实现快速调节扬声器的相对位置，使燃料液滴处于需要的相位；两个舱段长度不同，其中左舱段较长，右舱段较短，可以满足不同频率下试验的要求。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种高压和声学振荡环境下燃料液滴的相位调整装置，用于压力容器内燃料液滴所处声学相位的调整，包括声学系统和声学系统位置调整装置。

压力容器包括燃烧室、左舱段、右舱段、左端盖和右端盖。

燃料液滴悬挂在燃烧室的正中心，左舱段和右舱段同轴密封设置在燃烧室的左右两侧。且左舱段的长度大于右舱段的长度。左端盖密封盖合在左舱段的左侧端，右端盖密封盖合在右舱段的右侧端。

声学系统包括声发生器、左扬声器和右扬声器。左扬声器设置在左舱段中且与声发生器相连接，右扬声器设置在右舱段中且与声发生器相连接，用于向燃料液滴输出方向相反但振幅与频率相同的声波。左扬声器和右扬声器之间的轴向距离等于压力容器内声波的波长λ，且左扬声器和右扬声器的中心与燃料液滴位于同一轴线。

声学系统位置调整装置包括均与燃烧室轴线平行的左扬声器推杆和右扬声器推杆，左扬声器推杆的长度大于右扬声器推杆的长度。

左扬声器推杆的右侧端与左扬声器直接或间接连接，左扬声器推杆的左侧端从左端盖中伸出，并形成左扬声器推杆的左伸出端。左扬声器在左扬声器推杆的推动控制下，沿轴向移动。