[发明专利]周期式反压震荡喷雾实验装置及方法

说明书

本发明公开了一种周期式反压震荡喷雾实验装置及方法，包括高压罐、雾化喷嘴和两组周期性可控气体压缩机构；每组周期性可控气体压缩机构均包括缸筒、活塞、曲柄连杆机构和曲柄连杆限位装置；两个缸筒密封对称布设在高压罐两侧，曲柄连杆机构包括曲柄、连杆和曲柄旋转驱动装置；曲柄通过曲柄轴转动安装在背离高压罐一侧的缸筒中；连杆一端与曲柄相铰接，另一端与活塞相连接，活塞与缸筒内壁面密封滑动连接；曲柄连杆限位装置能对曲柄或连杆的位置进行限位。本发明能根据实验需求，在不同的背压环境下进行实验；其中，通过控制活塞的运动行程，及单活塞或者双活塞的运动方式，调节振幅；通过电动马达的转速调节来改变反压震荡频率。

技术领域

本发明涉及发动机燃烧技术领域，特别是一种周期式反压震荡喷雾实验装置及方法。

背景技术

燃烧不稳定是发动机燃烧室周期性振荡现象，伴随有燃气压力、温度和速度的振荡，通常以压力的周期性振荡来表征，其可能导致发动机振动加剧和热负荷增加，从而使发动机部件遭到破坏和烧蚀。液体火箭发动机燃烧不稳定性按室压振荡频率分为三类：

①高频燃烧不稳定性：燃烧过程与燃烧室声学振荡相耦合的结果，振荡频率通常为1000HZ以上。

②中频燃烧不稳定性：燃烧室内的燃烧过程与推进剂供应系统中某一部分流动过程相耦合而引起的振荡，频率范围约为200～1000HZ。

③低频燃烧不稳定性：由推进剂供应系统内的流动过程与燃烧室内燃烧过程相耦合而产生，振荡频率较低，通常在200HZ以下。

大量研究表明，推进剂的雾化与燃烧不稳定有着非常重要的联系，在反压振荡的作用下，雾化特性将会发生显著变化，成为正反馈机制的关键。因此燃烧不稳定的机理需要对反压条件下雾化特性开展研究，掌握雾化的非稳态特性。

目前国际上对反压震荡环境下雾化状态的研究，多采用扬声器产生的压力震荡。由于扬声器功率限制，反压舱的压力评率和幅值都比较小，不能全面真实的模拟发动机燃烧不稳定时的压力震荡环境条件。因此需要一种可达到高频、高幅值反压震荡环境装置和方法，对雾化过程进行实验研究，为揭示形成周期性雾化的一般规律，提供基础实验数据。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种周期式反压震荡喷雾实验装置及方法，该周期式反压震荡喷雾实验装置及方法能根据实验需求，在不同的背压环境下进行实验；其中，通过控制活塞的运动行程，及单活塞或者双活塞的运动方式，调节振幅；通过电动马达的转速调节来改变反压震荡频率。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种周期式反压震荡喷雾实验装置，包括高压罐、雾化喷嘴和两组周期性可控气体压缩机构。

雾化喷嘴设置在高压罐顶部，用于向高压罐内喷射雾化的推进剂。

高压罐上设置有进气孔和排气孔；进气孔用于向高压罐内通入背景气；排气孔用于排出高压罐内的背景气。

两组周期性可控气体压缩机构对称布设在高压罐的两侧。

每组周期性可控气体压缩机构均包括缸筒、活塞、曲柄连杆机构和曲柄连杆限位装置。

两个缸筒密封对称布设在高压罐两侧，且与高压罐相连通。

曲柄连杆机构包括曲柄、连杆和曲柄旋转驱动装置。

曲柄通过曲柄轴转动安装在背离高压罐一侧的缸筒中，且能在曲柄旋转驱动装置的驱动下绕曲柄轴旋转。

连杆一端与曲柄相铰接，连杆另一端与活塞相连接，活塞与缸筒内壁面密封滑动连接。

曲柄连杆限位装置能对曲柄或连杆的位置进行限位，进而对活塞在缸筒中的轴向位置进行限位。