[发明专利]一种激波聚焦点火以及相应点火特性测量装置及方法

权利要求书

1.一种激波聚焦点火以及相应点火特性测量方法，其特征在于，包括：

步骤S1：选择所需实验的反射面，搭建一激波聚焦点火以及相应点火特性测量装置，所述激波聚焦点火以及相应点火特性测量装置包括双膜激波管（1）、安装于所述双膜激波管（1）上的PCB压力传感器和光电倍增管（3），以及与所述PCB压力传感器和光电倍增管（3）相连的数据采集系统；所述双膜激波管（1）包括依次连接的驱动段（11）、中间段（12）和被驱动段（13），被驱动段（13）的一侧端面上设有端面组件（14），所述端面组件（14）由端面法兰（141）和面向被驱动段（13）的内部的多种可拆卸反射面组成，可拆卸反射面均为收缩形反射面；所述驱动段（11）和中间段（12）设有第一PET膜，中间段（12）和被驱动段（13）设有第二PET膜；其中，所述的激波聚焦点火以及相应点火特性测量装置的驱动段（11）的管壁上安装有与面板（20）连接的第一通道（151），以及第一压力表（161）；中间段（12）在其管壁上设有与面板（20）连接的第二通道（152），以及第二压力表（162）和电磁阀（17）；被驱动段（13）在其管壁上设有与面板（20）连接的第三通道（153），以及第三压力表（163）；面板（20）上还连接有混合燃气进气口（21）、氮气进气口（22）、氦气进气口（23）与真空泵（24），面板上设有驱动所述第一通道（151）、第二通道（152）、第三通道（153）、混合燃气进气口（21）、氮气进气口（22）、氦气进气口（23）与真空泵（24）启闭的开关；

所述被驱动段（13）在其管壁下侧还装有多个壁面PCB压力传感器；在端面组件（14）的正中央设有一个端面PCB压力传感器，多个壁面PCB压力传感器和一个端面PCB压力传感器均通过恒流适配器连接所述数据采集系统；所述被驱动段（13）在其管壁上侧安装有1个光电倍增管（3），光电倍增管（3）与最靠近端面组件（14）的壁面PCB压力传感器在同一截面，光电倍增管（3）与所述数据采集系统相连；

所述端面法兰（141）在其面向被驱动段（13）的一面上设有多个等距离地周向排布在端面法兰（141）的径向外侧的第一安装孔（1411）、设于第一安装孔（1411）的径向内侧的一个环形凹槽（1412）、等距离地周向排布在环形凹槽（1412）的径向内侧的第二安装孔（1413）以及设于端面法兰（141）的正中央的第三安装孔（1414）；所述端面法兰（141）通过第一安装孔（1411）和螺栓来与被驱动段（13）紧固连接；所述被驱动段（13）上设有与所述环形凹槽（1412）匹配的环形凸起，且环形凹槽（1412）和环形凸起之间夹设有材质为四氟乙烯的垫片；第二安装孔（1413）通过螺丝与可拆卸反射面的安装面连接；第三安装孔（1414）通过M20卡套端面与端面PCB压力传感器连接固定；

步骤S2：将所述激波聚焦点火以及相应点火特性测量装置的面板（20）打开，通过真空泵将驱动段（11）、中间段（12）和被驱动段（13）的空气抽空；抽空后关闭中间段（12）和驱动段（11）的与面板（20）相连的通道，向被驱动段（13）内填充预混燃气；关闭被驱动段（13）的与面板（20）相连的通道，打开中间段（12）和驱动段（11）的与面板（20）相连的通道，填充氦气与氮气的混合气体；

步骤S3：关闭驱动段（11）、中间段（12）和被驱动段（13）的第一压力表、第二压力表、第三压力表和与面板（20）连接的第一通道、第二通道、第三通道的开关；按下与中间段（12）连接的电磁阀（17），使得第一PET膜和第二PET膜依次破裂，以产生一个向反射面传播的激波；

步骤S4：利用多个壁面压力传感器和一个端面PCB压力传感器记录经过激波聚焦后的压力信号，并且利用光电倍增管（3）尝试记录点火延迟时间；

步骤S5：利用数据采集系统收集多个壁面压力传感器、一个端面PCB压力传感器和光电倍增管（3）采集到的信号，保存实验数据；

步骤S6：打开面板（20），将实验残留气体排出；

在所述步骤S1中，所述激波聚焦点火以及相应点火特性测量装置的第一PET膜和第二PET膜的厚度由被驱动实验气体的类型、实验的目标五区温度、目标五区压力、激波管初始温度和激波衰减系数来确定，以满足缝合条件；

在所述步骤S2中，中间段（12）的压强为驱动段（11）与被驱动段（13）的压强的均值；驱动段（11）的氦气与氮气的气体比例、被驱动段（13）和驱动段（11）的压强根据被驱动实验气体的类型、目标五区温度、目标五区压力、激波管初始温度和激波衰减系数来确定，以满足缝合条件；

所述双膜激波管（1）由三段刚性管道组成，所述刚性管道是总长为6.1m，内径为73mm的圆形管道，驱动段（ 11） 的长度为3m，中间段（ 12） 的长度为0.1m，被驱动段（ 13） 的长度为3m；不同厚度的PET膜破膜压差经过实验标定得到；PET膜厚度为0.0125mm时，破膜压差为0.85 bar；PET膜厚度为0.025mm时，破膜压差为1.4bar；PET膜厚度为0.038mm时，破膜压差为3.7bar；PET膜厚度为0.05 mm时，破膜压差为4.6 bar；PET膜厚度为0.075 mm时，破膜压差为5.6 bar；PET膜厚度为0.1 mm时，破膜压差为7.2bar；PET膜厚度为0.12mm时，破膜压差为8.9bar；PET膜厚度为0.15mm时，破膜压差为9.2bar；第一PET膜和第二PET膜的厚度设置为在实验前保证中间段（12）与驱动段（11）、中间段（12）和被驱动段（13）之间的压强差均小于第一PET膜和第二PET膜的破膜压差，且在实验时中间段（12）与驱动段（11）、中间段（12）和被驱动段（13）之间的压强差大于膜的破膜压差；

被驱动气体为甲烷预混燃气，CH₄：O₂：Ar=6.3：12.6：81.1，驱动气体是氦气与氮气，且驱动气体的压强高于被驱动气体的压强，五区压力5bar，五区温度1200K。