[发明专利]一种基于激光点火的富氧空气伴流燃烧试验装置

说明书

本发明公开了一种基于激光点火的富氧空气伴流燃烧试验装置，包括：缓冲外壳，为中空的柱状壳体，导流外壳，位于缓冲外壳的下侧，其上端与缓冲外壳的下端连接、并与缓冲外壳连通，其轴线与缓冲外壳的轴线重合，燃烧外壳，位于导流外壳的下侧，其上端与导流外壳的下端连接、并与导流外壳连通，燃烧外壳的一侧开设有点火口，燃料直管，位于缓冲外壳内向，其上端穿过缓冲外壳的顶部伸出缓冲外壳，其下端穿过导流外壳内腔后伸入燃烧外壳的内腔，点火玻璃，安装在燃烧外壳的点火口；本发明能够为金属燃料喷射雾化和燃烧提供均一的富氧空气伴流环境、为激光点火提供平台、能更好地观测点火的火核发展及火焰传播、能将尾气引流来保护实验室环境。

技术领域

本发明属于液体燃料激光点火领域，尤其涉及一种基于激光点火的富氧空气伴流燃烧试验装置。

背景技术

激光点火技术是近年来航天和军事领域发展的新型点火技术，由于激光具有单色性好、输出功率高、光分散小、能量集中及在传输过程中不易衰减、能降低点火延迟等特点，具有很好的应用前景，很多国家都投入大量的人力物力从事相关研究。激光点火在火炮等固体燃料领域已经得到了很多的运用，但是激光点火液体燃料尤其是金属燃料领域还处在初步研究阶段。由于激光与金属燃料相互作用的瞬时性和复杂性，需要一个良好的火焰观测装置来全面了解激光点火特性。

传统的点火试验是露天式的，向下喷射燃料燃烧时，由于火焰气体温度高，会有火焰回升的情况发生，向上喷射又会使得未燃烧完全的燃料回落，造成火焰在不需要的地方燃烧，都会影响火焰的观测；露天式的点火研究会对周围环境造成潜在的威胁，引燃环境周围的可燃气体，可燃粉末或者可燃试验器材；两种方式均会有大量的尾气产生，对实验场地高精度设备造成严重的影响；露天式点火试验无法对伴流气体的流量和流域精准控制，无法将伴流燃烧作用完全发挥在燃料燃烧上。

为了进一步地降低点火试验风险，为激光点火提供平台，同时提高伴流气体作用效能，提高火焰观测效果和对实验室环境的保护，对伴流燃烧装置提出了更高的要求。现有技术中研究了新型液态碳氢燃料点火性能的伴流实验装置，但是伴流环境是开放式的，没有外壳及排气管路的约束，废气直接弥散在实验环境中，同时对实验安全也造成一定的不确定性，再者，开放式的环境也难以模拟真实燃烧的封闭环境；燃料是向上喷射的，容易回落到多孔板上造成二次燃烧，影响火焰的观测。再者，现有技术均未对喷嘴之后的燃烧环境进行进一步地约束，没有提供封闭的伴流环境，也没有将激光点火和金属燃料燃烧结合起来从而观察火核发展和火焰结构。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于激光点火的富氧空气伴流燃烧试验装置，以解决现有的试验装置无法对喷嘴之后的燃烧环境进行测试、提供的伴流环境不封闭、未将激光点火和金属燃料燃烧结合起来从而观察火核发展和火焰结构的问题。

本发明采用以下技术方案：一种基于激光点火的富氧空气伴流燃烧试验装置，包括：

缓冲外壳，竖向设置，为中空的柱状壳体，其外壁上开设有用于富氧空气进入的进气口，

导流外壳，竖向设置，为中空的壳体，其截面自上而下由圆形渐变为长方形，位于缓冲外壳的下侧，其上端与缓冲外壳的下端连接、并与缓冲外壳连通，其轴线与缓冲外壳的轴线重合，

燃烧外壳，竖向设置，为中空的、截面为长方形的壳体，位于导流外壳的下侧，其上端与导流外壳的下端连接、并与导流外壳连通，其轴线与导流外壳的轴线重合，燃烧外壳的一侧开设有点火口，

燃料直管，竖向设置，位于缓冲外壳内向、且其轴线与缓冲外壳的轴线重合，其上端穿过缓冲外壳的顶部伸出缓冲外壳，其下端穿过导流外壳内腔后伸入燃烧外壳的内腔，用于自上而下向燃烧外壳内输送燃料，

点火玻璃，安装在燃烧外壳的点火口，用于激光自燃烧外壳的外部穿过点火玻璃对准燃料直管的下端进行点火，进而使得燃料在燃烧外壳内燃烧。