[发明专利]回流燃烧室试验件、回流燃烧室的流场测量装置

说明书

本发明公开了一种回流燃烧室试验件、回流燃烧室的流场测量装置，所述回流燃烧室试验件的燃烧室按照回流燃烧室的实际结构进行1:1尺寸设计，真实地模拟了回流燃烧室内部的流动特征。并且，在燃烧室的两个侧面、顶面和尾部均开设有小孔，便于进行内部流场测量光路的灵活布置，无需对试验件进行大面积开窗，保留了回流燃烧室原有的细节结构，可以实现内部多个位置截面的流场测量，显著提高了回流燃烧室内部流场的测量能力，可以准确获取回流燃烧室内部的真实流动特性。

技术领域

本发明涉及燃烧室内流场测量技术领域，特别地，涉及一种回流燃烧室试验件，另外，还特别涉及一种回流燃烧室的流场测量装置。

背景技术

航空发动机燃烧室内部的受限空间流场至关重要，通常在很大程度上决定着头部燃油雾化与掺混、燃烧组织、出口温度分布等诸多方面，因此在航空发动机燃烧室研制过程中经常需要进行内部流场测量。由于航空发动机燃烧室结构复杂，内部空间狭小使得其内部流场测量变得极其困难。早期人们运用皮托管或热线热膜仪对流场进行测量，但是它们属于接触式的单点测量，对流场有很大干扰并且测量精度不高。后来发展了激光测量方法，如激光多普勒测速仪(Laser Doppler Velocimetry，简称LDV)、相位多普勒粒子分析仪(Phase Doppler Particle Analyzer，简称PDPA)等，实现了非接触式测量，对流场没有干扰并且测量精度也获得了极大的提高，但是他们仍然是单点测量，对于航空发动机燃烧室内部的强湍流流场而言，单点测量还存在很大的不足和缺陷，无法获得其内部的实际流动特征。随着计算机技术、激光技术、图像处理技术的快速发展，粒子图像测速技术(ParticleImage Velocimetry，简称PIV)应运而生，它能够实现非接触、瞬态、全场流场的测量，并逐渐成为航空发动机燃烧室内部流场测量的主要手段。其测量原理是在待测流场中撒入气流跟随性良好的示踪粒子(通常粒径为1μm～2μm)，用双脉冲片状激光在很短的时间内(通常为μs量级)连续两次照亮待测流场，同时用双帧双曝光相机从垂直于片光方向记录两次粒子位置图片，通过互相关计算处理获得整个平面内示踪粒子的速度场，然后再用示踪粒子的速度代表相应位置处空气流场的速度。

考虑到航空发动机燃烧室结构的复杂性，直接将PIV技术应用于其内部流场测量还存在一些技术难题，无法实现较好的光路布置，为了保证测量光路的畅通，许多学者在测量时将其简化成直流燃烧室，并在简化后试验件上进行大面积开窗和细节结构简化，以确保测量时光路的畅通与合理布置。

但是，由于回流燃烧室的结构复杂、空间狭小，且存在回流结构等原因无法对试验件开窗，使得内部测量光路极其受限，根本无法实现其内部流场测量。并且还破坏了回流燃烧室原有的细节结构，无法获得真实的流动特性。此外，以往的示踪粒子掺混不够均匀，且采用常规PIV开窗测量也只能获得测量视场较较小且分辨率很低的测量结果。

发明内容

本发明提供了一种回流燃烧室试验件、回流燃烧室的流场测量装置，以解决现有采用常规的PIV技术无法对回流燃烧室内部流场进行准确测量的技术问题。

根据本发明的一个方面，提供一种回流燃烧室试验件，用于安装在流场测量装置的气流输出端上，以模拟真实回流燃烧室进行流场测量试验，所述回流燃烧室试验件包括依次连接的进气段、燃烧室和排气段，所述进气段用于与流场测量装置的气流输出端连接以将气流引入所述燃烧室内，所述燃烧室按照回流燃烧室的实际结构进行1:1尺寸设计，所述排气段用于将所述燃烧室内的气流排向外界，所述燃烧室的两个侧面、顶面和尾部均开设有小孔，用于进行内部流场测量光路布置。

进一步地，所述进气段上设置有多路进气孔，进气孔的数量与流场测量装置的气流输出端上出气孔的数量保持一致。

进一步地，燃烧室的机匣上设置有测压座，以便于测量燃烧室入口端的气流压力。

另外，本发明还提供一种回流燃烧室的流场测量装置，用于对如上所述的回流燃烧室试验件进行内部流场测量，以模拟获得真实回流燃烧室内的流动特性；