[发明专利]含能离子燃料接触点火与掺混燃烧的试验装置及试验方法

权利要求书

1.一种含能离子燃料接触点火与掺混燃烧的试验装置，其特征在于，包括：

喷雾射流模块，包括两套喷雾射流组件，每套喷雾射流组件均包括依次连接的储液罐、增压泵和雾化喷嘴，每套喷雾射流组件分别用于燃料和氧化剂的存储、驱动及雾化；

压力燃烧模块，包括压力燃烧室，其与两套喷雾射流组件的雾化喷嘴连接，压力燃烧室上设有透红外玻璃视窗、加热装置、进气阀和出气阀，用于为燃料和氧化剂喷雾射流掺混引发的接触点火和燃烧提供场所和温度、压强及气氛条件；

气氛控制模块，包括气瓶，气瓶出口设有减压阀，减压阀与所述进气阀连接，用于为所述压力燃烧室提供气源并控制压力燃烧室内部压强；

燃烧诊断模块，包括高速红外测温仪、标准镜头高速摄影仪、显微镜头高速摄影仪、高分辨红外热像仪、高分辨光纤光谱仪、高分辨流场显示仪和广角镜头高速摄影仪七种设备，各设备通过透红外玻璃视窗对压力燃烧室内部进行监测；

所述七种设备构成两种不同的诊断单元：

第一诊断单元包括高速红外测温仪、标准镜头高速摄影仪、显微镜头高速摄影仪、高分辨红外热像仪和高分辨光纤光谱仪，用于对短时间内燃料和氧化剂喷雾射流掺混引发的自点火过程进行在线监测；

第二诊断单元包括高分辨红外热像仪、高分辨光纤光谱仪、高分辨流场显示仪和广角镜头高速摄影仪，用于对更长时间下燃料和氧化剂掺混燃烧的特性及性能调控效应进行在线监测；

还包括数据采集模块，包括数据采集卡和计算机，用于对燃烧诊断模块中的各种设备进行启停控制、参数调节和数据存储。

2.根据权利要求1所述的含能离子燃料接触点火与掺混燃烧的试验装置，其特征在于，所述喷雾射流模块中，两个储液罐保持一定安全间距放置，两个增压泵转速可独立调节，用于调节燃料与氧化剂的燃氧配比和射流速度，两个雾化喷嘴安装在压力燃烧室侧壁且沿高度方向间隔设置，且雾化角度和液滴细度可独立调节。

3.根据权利要求1所述的含能离子燃料接触点火与掺混燃烧的试验装置，其特征在于，所述压力燃烧室上设有至少三个压力变送器，分别用于测量压力燃烧室内左、中、右侧气压。

4.根据权利要求1所述的含能离子燃料接触点火与掺混燃烧的试验装置，其特征在于，所述加热装置采用加热带，均匀缠绕在压力燃烧室壁面上，实现对压力燃烧室的壁面及内部温度的控制，压力燃烧室的温控范围为室温至800℃。

5.根据权利要求1所述的含能离子燃料接触点火与掺混燃烧的试验装置，其特征在于，所述进气阀、出气阀分别安装在压力燃烧室顶部两侧。

6.根据权利要求1所述的含能离子燃料接触点火与掺混燃烧的试验装置，其特征在于，所述压力燃烧室的材质为316不锈钢，耐压极限不低于5Mpa，耐温极限不低于1250℃，耐酸碱、耐腐蚀。

7.一种基于权利要求1至6任一所述的含能离子燃料接触点火与掺混燃烧的试验装置的试验方法，其特征在于，包括：

首先，确认气瓶中的气体余量，然后开启减压阀、进气阀和出气阀，对压力燃烧室进行换气；换气完成后关闭进气阀并开启加热装置，对压力燃烧室的壁面加热，待壁面温度达到预设值后进行保温；重新开启进气阀并关闭出气阀，对压力燃烧室进行充压，直至内部压强均达到预设值；

然后，利用第一诊断单元或/和第二诊断单元对试验进行监测：

控制增压泵开启，使燃料和氧化剂经雾化喷嘴形成射流并在压力燃烧室内进行掺混，同时控制第一诊断单元的五种设备启动，对短时间内燃料和氧化剂喷雾射流掺混引发的自点火过程进行在线监测；

或/和，控制增压泵开启，使燃料和氧化剂经雾化喷嘴形成射流并在压力燃烧室内进行掺混，待燃烧稳定后，再控制第二诊断单元的四种设备启动，对更长时间下燃料和氧化剂掺混燃烧的特性及性能调控效应进行在线监测；

其中，第一诊断单元的监测过程起始于增压泵和第一诊断单元的五种设备同步启动时，终止于燃料和氧化剂喷雾射流的掺混行为成功引发自点火并进入稳定燃烧状态时；

其中，第二诊断单元监测过程起始于燃料和氧化剂的掺混燃烧开始进入稳定状态时，终止于增压阀主动关闭且雾化终止时。