[發明專利]一種可模擬湍流運動的定容燃燒彈裝置及其控制系統

在審

• 申請號: 201811370651.4
• 申請日: 2018-11-17
• 公開（公告）號: CN109238725A
• 公開（公告）日: 2019-01-18
• 發明（設計）人: 伏軍;王振;孫振鵬;廖晶晶;張愛國;徐明輝;劉俊呈;袁文華;顏飛斌;寧顯碩
• 申請（專利權）人: 邵陽學院
• 主分類號: G01M15/02
• 分類號: G01M15/02;G01M15/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種可模擬湍流運動的定容燃燒彈裝置及其控制系統，該裝置包括圓柱形的空心彈體，彈體兩端通過前法蘭盤和后法蘭盤以及火花塞安裝座密封，彈體側壁分布有觀察窗，彈體內部裝配有氣體驅動裝置和孔板，火花塞安裝座固定于前法蘭盤上，氣體驅動裝置固定于后法蘭盤上，孔板設置于氣體驅動裝置上，并沿著彈體內壁平動。本發明通過裝載在定容燃燒彈內部的氣動驅動裝置作為動力源帶動孔板移動，當氣流通過孔板后因節流效應產生湍流。該裝置從根本上避免了密封困難問題，可以實現在定容燃燒彈內形成較好的各向同性湍流，且該裝置響應速度快，易于實現。

技術領域

本發明涉及內燃機實驗技術領域，尤其涉及一種可模擬湍流運動的定容燃燒彈及其控制系統。

背景技術

內燃機缸內噴霧燃燒從根本上決定了內燃機的動力性能和排放性能，因此研究內燃機缸內噴霧燃燒具有非常重大的意義。目前國內外學者對內燃機噴霧燃燒特性的基礎研究多在噴霧燃燒模擬裝置中進行，尤其以定容燃燒彈居多。

定容燃燒彈模擬的是發動機活塞運動至上止點附近時的缸內定容燃燒過程。在保證氣密性的前提下可以十分方便的改變進氣參數和點火參數以及缸內氣體的流動狀態等來探究其對缸內噴霧燃燒過程的影響。憑借其結構簡單、操作方便備受相關領域專家的青睞。

目前可模擬湍流運動的定容燃燒彈裝置主要分為四類：噴射式、孔板平動式、風扇式及復合式。噴射式湍流定容燃燒彈如圖1所示，氣體通過壓差以自由射流的形式射入定容燃燒彈內產生湍流環境，此種方式湍流強度會隨著時間推移逐漸衰減，且湍流時間較短。孔板式湍流定容燃燒彈如圖2所示，依靠孔板移動當氣流通過孔板后因節流效應產生氣體湍流現象，并在定容燃燒彈內形成各向同性湍流。但是孔板的驅動裝置置于定容燃燒彈外部，孔板連接桿與定容彈之間存在相對位移導致密封困難，如果壓力較大，會有漏氣的可能。而風扇式湍流定容燃燒彈，如專利號為CN107271188A公開的一種可模擬渦流及滾流運動的定容燃燒彈，風扇在定容燃燒彈內部，電機在定容燃燒彈外部，風扇的轉動軸與定容燃燒彈之間存在相對轉動也會導致密封困難；另外一個專利公開號為CN105352736B中公開一種湍流強度和位置可控的測試定容彈及控制方法，通過在湍流發生裝置上均布的九個小型軸流風扇，控制軸流風扇的起動方案以及轉速，從而達到要求強度和位置的湍流。該設計需要風扇組的協調配合運轉，而各個風扇又必須由各自獨立的電機來驅動，因而使得整個定容燃燒彈裝置系統的結構變得相當復雜。并且電動機、風扇之間連接軸與定容燃燒彈之間存在旋轉運動，同樣存在密封問題。復合式湍流定容燃燒彈結構更為復雜。

發明內容

針對上述可模擬湍流運動定容燃燒彈裝置的不足之處，本發明提供一種可模擬湍流運動的定容燃燒彈裝置及其控制系統。該裝置裝載在定容燃燒彈的彈體內部，氣動驅動裝置作為動力源帶動孔板移動當氣流通過孔板后因節流效應產生氣體湍流現象。該裝置與彈體之間沒有相對運動，因此從根本上避免了密封困難問題。孔板上的孔型結構為雙錐形圓孔，氣流經過雙錐形圓孔會形成較大的空間射流，由于形成的空間射流碰撞并在定容燃燒彈內形成較好的各向同性湍流。該裝置響應速度快，結構簡單，易于實現。

為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案是：一種可模擬湍流運動的定容燃燒彈裝置，其特征在于包括圓柱形的空心彈體，彈體兩端通過前法蘭盤和后法蘭盤以及火花塞安裝座密封，彈體側壁分布有觀察窗，彈體內部設置有氣體驅動裝置和孔板，其中火花塞安裝座固定于前法蘭盤上，氣體驅動裝置固定于后法蘭盤上，孔板設置于氣體驅動裝置上，并沿著彈體內壁做平移運動。

對上述方案作進一步限定，形成新的技術方案：所述氣體驅動裝置嵌套于圓柱套筒內，圓柱套筒一端垂直固定于后法蘭盤內壁，圓柱套筒另一端通過擋板約束氣體驅動裝置，也起到隔離氣體驅動裝置的作用。