[發明專利]一種用于研究金屬顆粒振蕩燃燒特性的燃燒器

有效

• 申請號: 201610022560.6
• 申請日: 2016-01-14
• 公開（公告）號: CN105673253B
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發明（設計）人: 李軍偉;王燕賓;馮芒;孫兵兵;王寧飛
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: F02K9/42
• 分類號: F02K9/42;F02K9/60;F02K9/96
• 代理公司: 北京理工正陽知識產權代理事務所(普通合伙)11639
• 代理人: 鮑文娟

技術領域

本發明涉及一種用于研究金屬顆粒振蕩燃燒特性的燃燒器，特別涉及的是金屬顆粒在震蕩氣流中的燃燒，屬于微不穩定燃燒領域。

背景技術

隨著航空宇航科學技術的發展，固體火箭發動機相對于液體發動機有推重比大,操作簡便等技術優勢,使得其備受追捧.但是固體發動機中推進劑燃燒不穩定性會造成燃燒室中的壓力震蕩,嚴重時會導致災難性的后果,從而對固體發動機工作穩定性的要求越來越高。

解決固體發動機的一種途徑是添加細金屬顆粒粘性阻尼聲壓的震蕩,金屬顆粒不僅能提高推進劑的能量密度，而且還對發送機工作時某些頻率的聲不穩定燃燒有抑制作用。但是金屬顆粒在震蕩氣流下的燃燒不穩定性具有強破壞性、高度復雜性、以及很強的隨機性，其對發動機的工作性能造成很大的困擾，當聲壓頻率和振幅達到某種狀況時,甚至會損害發動機的燃燒室。

現有的Rijke燃燒器，只適用于自激震蕩燃燒試驗。而本燃燒器可以模擬外加激勵的震蕩燃燒，即可以調節外在激勵模擬低頻狀況下的震蕩流燃燒特性，這與固體發動機中的頻率更為貼近，可以取得良好的模擬效果。

發明內容

本發明的目的是為了一種用于研究金屬顆粒振蕩燃燒特性的燃燒器，該燃燒器采用了喇叭發生器提供外來聲激勵，可以模擬低頻下震蕩環境中的金屬顆粒燃燒情況，而固體發動機中金屬顆粒燃燒是低頻聲振蕩環境，故模擬環境更為貼切，獲得結果為固體發動機中的不穩定燃燒分析提供更可靠的理論依據。

本發明的目的是通過下述技術方案實現的。

一種用于研究金屬顆粒振蕩燃燒特性的燃燒器。包括喇叭，金屬接頭，多孔介質，密封接頭，不銹鋼管，金屬套，火焰穩定器，金屬顆粒輸送端口，上半石英管，橫桿，支架套，支架，底座，喇叭蓋，對孔接頭，注料口，石墨 墊圈，聲壓傳感器接口，耐高溫墊圈。

連接關系：喇叭與喇叭蓋固定連接，喇叭蓋與對孔接頭連接，通過喇叭蓋與對孔接頭共軸線及接口尺寸配合保證了喇叭的發聲面與對孔接頭內孔能夠無間隙配合；對孔接頭小端通過螺紋連接到金屬接頭底面凹槽處，燃料、氧化劑、稀釋氣體通過金屬接頭上的注料口注入，橫桿通過螺紋固連于金屬接頭；多孔介質放置于金屬接頭頂部凹槽內，再將不銹鋼管放在多孔介質上，需保證不銹鋼管與金屬接頭內部的通孔對應；然后通過密封接頭密封，密封接頭下端密封處放置石墨墊圈；不銹鋼管的另一端置于金屬套的內部通孔處，并與同樣置于該通孔內的上半石英管對應，不銹鋼管與上半石英管之間放置有火焰穩定器；不銹鋼管開有聲壓傳感器接口；上半石英管開有聲壓傳感器接口和金屬顆粒輸送端口；上半石英管內放置火焰穩定器，該火焰穩定器位于金屬顆粒輸送端口下方；支架套通過螺桿擠壓定位到支架上，支架與底座之間螺紋螺孔連接，底座上加工有圓通孔，通過螺栓固定到實驗臺上，保證整個裝置的穩定性。

所述對孔接頭為帶有突臺的多層階梯形狀，最頂層的階梯直徑最小，最底層的階梯直徑最大；突臺位于最底層階梯的底面邊緣處，用于與喇叭蓋螺紋連接；對孔接頭內部開設通孔，該通孔為橫截面直徑漸變的通孔；通孔橫截面直徑最大處，直徑與喇叭口的直徑相同；通孔橫截面直徑最小處需小于最頂層的階梯直徑；對孔接頭采用材料鋁2024以便減輕裝置的重量；

所述的金屬接頭的底部開設凹槽，與對孔接頭最頂層匹配，便于與對孔接頭固定連接；沿凹槽向內開設通孔，通孔直徑與對孔接頭最頂層內孔最小直徑相同；金屬接頭的頂部開設有凹槽，凹槽與多孔介質直徑相同；通孔對應的側壁處開設注料口；金屬接頭的側壁上開有螺紋孔用于固定橫桿；

所述金屬套頂面和底面向內分別開設有凹槽，兩凹槽通過通孔連通；上部凹槽內放置火焰穩定器然后再放置上半石英管，并通過密封接頭密封；下部凹槽放置不銹鋼管，并通過密封接頭密封；側壁上開有螺紋孔用于固定橫桿；

所述的金屬接頭和對孔接頭之間，采用對孔接頭一端的軸與金屬接頭的孔H7/f6小間隙配合，保證了對孔接頭和金屬接頭的內斜孔可以無間隙連接；

所述的密封接頭為外帶螺紋的類柱體，并開設有通孔。密封接頭分別與金屬接頭、金屬套是螺紋螺孔連接，并加裝了墊圈，使該裝置有良好的密封性；

所述的火焰穩定器為多孔陶瓷材料。其外徑與金屬套、上半石英管內徑相 同。