[發明專利]一種定容燃燒實驗裝置及包括其的燃燒實驗系統及方法

在審

• 申請號: 201810008056.X
• 申請日: 2018-01-04
• 公開（公告）號: CN108562689A
• 公開（公告）日: 2018-09-21
• 發明（設計）人: 孫作宇
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: G01N31/12
• 分類號: G01N31/12
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司 11327
• 代理人: 李玉琦;李琳

1.一種定容燃燒實驗裝置，其特征在于，包括腔體、點火電極、電機、變頻器、控制單元以及安裝于所述腔體上的多臺扇葉器，

其中，所述腔體用于提供密閉空間，所述點火電極安裝于所述腔體內，所述點火電極放電尖端的中心位于所述腔體的中心，用于點燃所述腔體內的氣體，每臺扇葉器均連接一臺變頻器和一臺電機，所述控制單元與所述點火電極和各變頻器連接，通過向各變頻器發送指令，控制相應的電機的轉速，從而帶動相應的扇葉器轉動，從而在所述腔體內形成湍流流場。

2.根據權利要求1所述的定容燃燒實驗裝置，其特征在于，

所述定容燃燒實驗裝置還包括磁力聯軸器，所述磁力聯軸器通過磁力連接所述扇葉器與所述電機。

3.根據權利要求1所述的定容燃燒實驗裝置，其特征在于，多臺扇葉器的結構相同，以所述腔體的中心為中心，在所述腔體上呈中心對稱結構的形式布置。

4.一種定容燃燒實驗系統，其特征在于，包括：

如權利要求1至3中任一項所述的定容燃燒實驗裝置；

真空泵，與所述腔體連接，用于將腔體內的氣體排出，在腔體內建立真空環境；

進排氣系統，與所述腔體連接，用于將目標混合氣的各組分按照所需的量注入所述腔體內；以及

輔助測試裝置，與腔體連接，用于測試火焰傳播過程中的燃燒特性；

其中，所述控制單元與所述輔助測試裝置連接，通過控制單元向所述點火電極和所述輔助測試裝置發送指令，獲取腔體形成的湍流環境下預混火焰傳播過程中的燃燒特性。

5.根據權利要求4所述的定容燃燒實驗系統，其特征在于，所述定容燃燒實驗系統還包括加熱裝置，安裝于所述腔體上，所述加熱裝置用于將所述目標混合氣加熱到實驗預期目標溫度。

6.根據權利要求4所述的定容燃燒實驗系統，其特征在于，還包括光學視窗，安裝在所述腔體上，所述光學視窗在所述腔體上的安裝位置不與所述扇葉器的安裝位置發生干涉。

7.一種定容燃燒實驗方法，利用如權利要求4所述的定容燃燒實驗系統進行目標湍流預混燃燒實驗，包括以下步驟：

S1標定出扇葉器的轉動速度以及轉動方向與湍流強度的對應關系；

S2通過真空泵將腔體內的氣體排出，建立真空環境；

S3通過進排氣系統，將目標混合氣的各組分氣體按照所需的量注入所述腔體內；

S4根據目標湍流強度，通過控制單元向變頻器發送指令，控制扇葉器的轉動速度以及轉動方向，在所述腔體內形成目標湍流環境；

S5所述目標湍流環境穩定后，通過控制單元向點火電極以及輔助測試裝置發送指令，點燃目標混合氣，并獲取所述目標湍流環境下的預混火焰傳播過程中的燃燒特性。

8.根據權利要求7所述的定容燃燒實驗方法，其特征在于，在步驟S4中，所述控制單元通過向多臺變頻器發送相同指令，使得多臺電機轉動，帶動多臺扇葉器以相同轉速按照相同方向同步轉動，從而在所述腔體內形成無主流的各向同性的湍流流場。

9.根據權利要求7所述的定容燃燒實驗方法，其特征在于，在步驟S4中，所述控制單元通過向一臺變頻器發送指令，使得一臺電機單獨轉動，帶動與所述電機連接的扇葉器轉動，其他扇葉器不轉動，從而在所述腔體內形成有單一主流的湍流流場。

10.根據權利要求7所述的定容燃燒實驗方法，其特征在于，在步驟S4中，所述控制單元通過向多臺變頻器中的兩臺以上發送不同指令，使得多臺扇葉器中轉動的扇葉器的轉動方向和轉動速度中至少有一項不同，從而在所述腔體內形成各向異性的湍流流場。