[发明专利]高反压环境下喷雾场脉动速度测量系统

说明书

本发明涉及一种高反压环境下喷雾场脉动速度测量系统。所述高反压环境下喷雾场脉动速度测量系统，包括：第一惰性气体瓶、工质储罐、脉动激发装置、工质流通管道、反压舱、第二惰性气体瓶、激光照射器和相机；所述反压舱包括舱体、设置在所述舱体内的喷嘴以及设置在所述舱体上的激光视窗口和相机视窗口；所述第一惰性气体瓶与所述工质储罐连通，所述工质流通管道连通在所述工质储罐和所述喷嘴之间，所述脉动激发装置与所述工质流通管道连接，以使所述工质流通管道内的工质产生脉动流量；所述相机设置在所述舱体外以与所述相机视窗口相对，所述激光照射器设置在所述舱体外以与所述激光视窗口相对；所述第二惰性气体瓶与所述舱体连通。

技术领域

本发明涉及液体火箭发动机喷嘴动态特性测量系统技术领域，尤其是涉及一种高反压环境下喷雾场脉动速度测量系统。

背景技术

燃烧稳定性对与液体火箭发动机而言具有重要意义，推进剂喷嘴在发动机工作过程中不光起着雾化和掺混的作用，还具有相位调节和放大器的效果，其动态特性的好坏是影响发动机燃烧稳定性的重要因素。为了表征喷嘴的动态特性，最直接的方法便是研究喷嘴对谐波压力脉动的响应，喷嘴的动态响应将以出口参数的脉动为特征，其中一个总要出口参数为脉动喷雾场脉动速度(例如：脉动喷雾场内的一个设定位置的脉动速度)。因此对脉动喷雾场脉动速度的研究具有重要意义。

液体火箭发动机燃烧室室压高，一般可达几兆帕甚至十几兆帕，因此，目前亟需一种能够在高反压环境下测量脉动喷雾场脉动速度的装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高反压环境下喷雾场脉动速度测量系统，以在一定程度上解决上述技术问题。

本发明提供了一种高反压环境下喷雾场脉动速度测量系统，包括：第一惰性气体瓶、工质储罐、脉动激发装置、工质流通管道、反压舱、第二惰性气体瓶、激光照射器和相机；所述反压舱包括舱体、设置在所述舱体内的喷嘴以及设置在所述舱体上的激光视窗口和相机视窗口；所述第一惰性气体瓶与所述工质储罐连通，所述工质流通管道连通在所述工质储罐和所述喷嘴之间，所述脉动激发装置与所述工质流通管道连接，以使所述工质流通管道内的工质产生脉动流量；所述相机设置在所述舱体外以与所述相机视窗口相对，所述激光照射器设置在所述舱体外以与所述激光视窗口相对；所述第二惰性气体瓶与所述舱体连通。

在第一惰性气体瓶和第二惰性气体瓶中均充入具有一定压力的惰性气体(例如：氮气)；使第二惰性气体瓶中惰性气体进入舱体内，以使舱体内具有一定的反压，使惰性气体进入工质储罐内，以将工质储罐内的工质挤压进入工质流通管道内，工质在工质流通管道内流动，脉动激发装置使工质流通管道内的工质产生脉动流量，脉动流量进入喷嘴，喷嘴将脉动流量在舱体内雾化，以在舱体内形成脉动喷雾场，激光照射器通过激光视窗口向舱体内照射激光，为相机摄像提供光源，相机对舱体内的脉动喷雾场进行拍摄，从而获得脉动喷雾图像。通过本发明提供的高反压环境下喷雾场脉动速度测量系统，可以在一定反压条件下测量得到脉动喷雾场中的某一粒子的速度，也可以得到脉动喷雾场中的某一位置的脉动速度，通过脉动速度可以研究在具有一定反压条件下，喷嘴喷雾场的动态特性以及液体燃料的非定常雾化。

进一步地，所述脉动激发装置包括信号发生器、功率放大器和电动激振台；所述信号发生器与所述功率放大器通信连接，所述功率放大器与所述电动激振台通信连接；所述工质流通管道包括前段管道、激荡管道和后段管道，所述前段管道的一端与所述工质储罐连通，另一端与所述激荡管道的一端连通，所述激荡管道的另一端与所述后段管道的一端连接，所述后段管道的另一端与所述喷嘴连通，所述激荡管道的长度方向与所述水平方向相交设置；所述电动激荡台与所述激荡管道连通。

进一步地，所述高反压环境下喷雾场脉动速度测量系统还包括科式力流量计；所述科式力流量计连通在所述前段管道上。

进一步地，所述高反压环境下喷雾场脉动速度测量系统还包括控制阀，所述控制阀连接在所述前段管道上，以调节所述前段管道内的工质流量。