[實用新型]湍流火焰與壁面瞬時反應(yīng)的可視化實驗系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201821336264.4
• 申請日: 2018-08-17
• 公開（公告）號: CN209130864U
• 公開（公告）日: 2019-07-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 梁興雨;張洪升;舒歌群;王月森;王亞軍;田華
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學
• 主分類號: F23D14/02
• 分類號: F23D14/02;F23D14/38;F23D14/46;F23D14/62;F23M11/04;F23N1/02;G01D21/02
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 李坤

本實用新型提供了一種湍流火焰與壁面瞬時反應(yīng)的可視化實驗系統(tǒng)，包括：射流火焰生成裝置、撞壁面、徑向開合組件、平臺支架和中控機；射流火焰生成裝置用于生成射流火焰；撞壁面設(shè)置在射流火焰生成裝置的射流火焰噴射方向的延長線上，且射流火焰生成裝置生成的射流火焰能夠噴射至撞壁面；徑向開合組件設(shè)置在射流火焰生成裝置與撞壁面之間，射流火焰生成裝置生成的射流火焰經(jīng)過徑向開合組件時，通過徑向開合組件的開合，形成湍流火焰；平臺支架與徑向開合組件連接；中控機用于控制徑向開合組件的開合速度和方向，獲取湍流火焰與壁面瞬時反應(yīng)的實驗數(shù)據(jù)。本實用新型測量結(jié)果可靠，實驗數(shù)據(jù)為現(xiàn)代燃燒動力裝置燃燒性能與結(jié)構(gòu)設(shè)計改進提供重要參考。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及燃燒技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種湍流火焰與壁面瞬時反應(yīng)的可視化實驗系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在當代燃燒裝置的設(shè)計與測試過程中，由于燃燒器尺寸的限制，火焰與壁面的相互作用是一個需要重點考量的因素。首先，火焰在到達壁面附近時會產(chǎn)生淬熄現(xiàn)象，在近壁區(qū)域產(chǎn)生熱量損失，對壁面形成熱應(yīng)力，同時不同的壁面熱力學條件也會直接影響火焰的淬熄距離等特性；其次，由于壁面附近熱量的損失，造成不完全燃燒，使一氧化碳、碳氫化合物及碳煙等污染物排放增多；最后，在實際燃燒裝置中，燃燒火焰大部分為多尺度的湍流火焰，壁面的存在會影響湍流場的分布和燃燒過程中湍流與化學反應(yīng)的相互作用等。因此，深入理解火焰與壁面相互作用的機理可以為燃燒裝置的優(yōu)化設(shè)計提供必要的燃燒理論支撐。

但在實際燃燒器的燃燒過程中，由于火焰與壁面反應(yīng)的高速瞬時特性(5毫秒以內(nèi)或更小量級的時間尺度)，使得一般的實驗手段難以有效測量瞬時時刻內(nèi)的反應(yīng)過程而無法獲取正確的結(jié)果，因此，在數(shù)值模擬過程中所提出的反應(yīng)模型無法得到驗證。另一個問題是近壁區(qū)域湍流場由大尺度流動演變?yōu)閺碗s運動的小尺度渦，現(xiàn)有的測量裝置很少能準確對其進行測量分析，而小尺度渦在壁面附近對燃燒化學反應(yīng)速率有著直接的影響，對近壁區(qū)域湍流-化學反應(yīng)相互影響過程的定量測量仍是一項具有挑戰(zhàn)性的工作。此外，在活塞式燃燒動力裝置中，缸套及活塞頭部等壁面往往附著一層潤滑油膜及燃油噴射撞壁形成的燃油膜，形成濕壁面的現(xiàn)象，油膜的存在勢必會對近壁區(qū)域混合氣濃度、化學反應(yīng)速率及壁面?zhèn)鳠岬仍斐梢欢ǖ挠绊憽?/p>

現(xiàn)階段，由于實際燃燒裝置內(nèi)湍流火焰與壁面的瞬時反應(yīng)過程十分復雜，進行直接的可視化測量難度較大，因而設(shè)計一套簡易有效的測量平臺十分必要。

實用新型內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問題

本實用新型提供了一種湍流火焰與壁面瞬時反應(yīng)的可視化實驗系統(tǒng)，以至少部分解決以上所提出的技術(shù)問題。

(二)技術(shù)方案

根據(jù)本實用新型的一個方面，提供了一種湍流火焰與壁面瞬時反應(yīng)的可視化實驗系統(tǒng)，包括：射流火焰生成裝置，用于生成射流火焰；撞壁面，設(shè)置在射流火焰生成裝置的射流火焰噴射方向的延長線上，且射流火焰生成裝置生成的射流火焰能夠噴射至撞壁面；徑向開合組件，設(shè)置在射流火焰生成裝置與撞壁面之間，射流火焰生成裝置生成的射流火焰經(jīng)過徑向開合組件時，通過徑向開合組件的開合，形成湍流火焰；平臺支架，與徑向開合組件連接；中控機，用于控制徑向開合組件的開合速度和方向，獲取湍流火焰與壁面瞬時反應(yīng)的實驗數(shù)據(jù)。

在本實用新型的一些實施例中，徑向開合組件包括：固定盤，為中空結(jié)構(gòu)，固定盤設(shè)有一開口；固定盤上設(shè)有定向槽；轉(zhuǎn)動盤，設(shè)置在固定盤內(nèi)，且與固定盤同軸相連；轉(zhuǎn)動盤上設(shè)有溝槽；連接齒輪，連接齒輪設(shè)置在固定盤的開口處，且與轉(zhuǎn)動盤相連；電機齒輪，電機齒輪與連接齒輪相連；中控機控制電機的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)向進而驅(qū)動電機齒輪轉(zhuǎn)動；轉(zhuǎn)動葉片，轉(zhuǎn)動葉片第一表面上設(shè)有第一固定銷，第一固定銷設(shè)置在轉(zhuǎn)動盤的溝槽內(nèi)；轉(zhuǎn)動葉片的第二表面上設(shè)有第二固定銷，第二固定銷設(shè)置在固定盤的定向槽內(nèi)。