[發明專利]一種評估涂層燃燒室壁面對液膜冷卻影響的測試系統及方法

有效

• 申請號: 201711155422.6
• 申請日: 2017-11-20
• 公開（公告）號: CN107966529B
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發明（設計）人: 張榛;毛曉芳;汪鳳山;蔡坤;沈巖;陳君;王平;高晨光;汪旭東;孫超;周磊;宋新河;冉鵬;姜鵬;李建軍
• 申請（專利權）人: 北京控制工程研究所
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00;G01N21/85
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 任林沖

1.一種評估涂層燃燒室壁面對液膜冷卻影響的測試方法，其特征在于，包括液滴發生器、燃燒室涂層試驗樣件、電加熱底板、熱電偶、溫度控制器、上位機、高速攝影機、長焦顯微鏡頭、同步信號裝置以及頻閃光源，溫度控制器與電加熱底板及熱電偶連接，具體步驟如下：

(1)電加熱底板放置于燃燒室涂層試驗樣件底部，對燃燒室涂層試驗樣件按照發動機點火實際狀態進行加熱，在燃燒室涂層試驗樣件側面粘貼熱電偶，對燃燒室涂層試驗樣件實時溫度進行測量；

(2)溫度控制器與電加熱底板及熱電偶連接，溫度控制器實時采集熱電偶數據，并與系列目標溫度進行比對，以控制電加熱底板的通斷電，使燃燒室涂層試驗樣件的溫度與系列目標溫度一致；

(3)長焦顯微鏡頭裝入4000幀/秒以上的高速攝影機上，通過上位機對高速攝影機進行開關、視場選取以及對焦，并將同步頻閃光源與高速攝影機通過同步信號裝置進行連接；

(4)將液滴發生器置于燃燒室涂層試驗樣件的正上方一定距離，使液滴的自由落體的末速度達到所需的系列速度，通過液滴發生器生成所需系列直徑的液滴，以模擬離心式噴嘴噴射出來的霧化液滴，通過液滴下落高度和粒徑計算液滴的系列入射韋伯數；

(5)同步啟動液滴發生器及同步信號裝置，對液滴撞擊燃燒室涂層試驗樣件及撞擊后1-10S的液滴狀態進行高速攝影并存儲在上位機中；

(6)在上位機中對測試結果進行分析，對液滴撞擊后的狀態按照鋪展、液膜、破碎、懸浮、反彈及飛濺進行機制劃分，以對撞擊后液滴的飛濺角、速度、粒徑進行數據統計建模，為液滴群整體撞壁的數值模擬提供理論模型，以指導離心式噴嘴設計，使液滴群在撞壁燃燒過程中落入到理想的機制范圍內。

2.如權利要求1所述一種評估涂層燃燒室壁面對液膜冷卻影響的測試方法，其特征在于，通過所確定的燃燒室涂層試驗樣件的系列溫度及液滴的系列入射韋伯數，確定測試的邊界狀態。

3.如權利要求1所述一種評估涂層燃燒室壁面對液膜冷卻影響的測試方法，其特征在于，燃燒室涂層包括通過掛漿法燒結而成的硅化物涂層或鉭十鎢涂層。

4.如權利要求1所述一種評估涂層燃燒室壁面對液膜冷卻影響的測試方法，其特征在于，燃燒室涂層包括通過電弧沉積+真空包滲方法制備的硅化鉬涂層。

5.如權利要求1所述的一種評估涂層燃燒室壁面對液膜冷卻影響的測試方法，其特征在于，燃燒室涂層試驗樣件的溫度范圍為100℃-600℃。

6.如權利要求1所述的一種評估涂層燃燒室壁面對液膜冷卻影響的測試方法，其特征在于，其特征在于，系列目標溫度包括液滴在一定壓力下的沸點T_B和液滴在涂層壁面上對應的萊登弗斯特溫度T_L。

7.如權利要求6所述的一種評估涂層燃燒室壁面對液膜冷卻影響的測試方法，其特征在于，實際測試過程中，將燃燒室涂層試驗樣件的溫度T分別控制在T＜T_B、T_B＜T＜T_L和T＞T_L三種狀態，從小到大依次在100-2000范圍內增加入射韋伯數，通過圖像分析，判定機制變化的臨界點，以該點為臨界韋伯數，作為機制劃分的界面。