[發明專利]環形燃燒室頭部流場試驗的模型試驗件及測量裝置

有效

• 申請號: 202010350400.0
• 申請日: 2020-04-28
• 公開（公告）號: CN111413102B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 劉濤;黃菁;李文高;李志;盧克乾
• 申請（專利權）人: 中國航發湖南動力機械研究所
• 主分類號: G01M15/14
• 分類號: G01M15/14;G01M15/02
• 代理公司: 長沙智嶸專利代理事務所(普通合伙) 43211
• 代理人: 劉宏

1.一種環形燃燒室頭部流場的測量裝置，其特征在于，用于測得環形燃燒室頭部流場試驗的模型試驗件(1)內的空氣流場，以模擬獲得真實燃燒室內的空氣流場，環形燃燒室頭部流場試驗的模型試驗件(1)，用于安裝于測量裝置的氣流輸出端上，以模擬真實燃燒室進行流場試驗，

模型試驗件(1)包括安裝于測量裝置的氣流輸出端上的渦流器安裝盤(11)、安裝于渦流器安裝盤(11)上的火焰筒內環(13)以及安裝于渦流器安裝盤(11)上并環繞于火焰筒內環(13)外的火焰筒外環(12)，

火焰筒內環(13)與火焰筒外環(12)之間形成用于模擬真實燃燒室的環形氣腔，且環形氣腔的尺寸與模擬試驗的真實燃燒室內火焰筒的尺寸相符，

渦流器安裝盤(11)上沿環形氣腔的周向布設有多個用于安裝渦流器的渦流器安裝孔，且渦流器安裝孔的布設間距與模擬試驗的真實燃燒室內渦流器的布設間距相等，從而使測量裝置的氣流輸出端輸出的氣流從安裝于渦流器安裝盤(11)上的渦流器進入環形氣腔中，進而使環形氣腔中模擬形成真實燃燒室內的空氣流場；

測量裝置包括定位系統(3)、供氣系統(2)以及PIV測量系統(4)；

定位系統(3)包括安裝于光學平臺上的安裝座(31)以及安裝于安裝座(31)上并與供氣系統(2)連接的用于安裝模擬試驗件的氣流輸送機構(32)；

供氣系統(2)包括用于提供氣流的氣源裝置(21)以及用于提供示蹤粒子的示蹤粒子發生器(22)，氣源裝置(21)設有用于與氣流輸送機構(32)連通的主氣流輸出管路以及與主氣流輸出管路連通并與示蹤粒子發生器(22)連接的副氣流輸出管路，且示蹤粒子發生器(22)的示蹤粒子輸出口與氣流輸送機構(32)連通，從而使氣源裝置(21)產生的一部分氣流從主氣流輸出管路輸送至進氣管道中，使氣源裝置(21)產生的另一部分氣流從副氣流輸出管路輸送至示蹤粒子發生器(22)中并與示蹤粒子混合后輸送至進氣管道中，使氣流經氣流輸送機構(32)從渦流器進入環形氣腔中，從而使環形氣腔中形成空氣流場和示蹤粒子的速度場；

PIV測量系統(4)包括用于向環形氣腔發射激光以照亮示蹤粒子的激光發射單元、用于連續獲取示蹤粒子的位置圖像的圖像獲取單元以及與圖像獲取單元連接的用于控制圖像獲取單元并對示蹤粒子的位置圖像進行分析和處理的分析處理單元，通過分析處理單元對示蹤粒子的位置圖像進行分析和處理后，從而測得環形氣腔所模擬的真實燃燒室內的空氣流場；

圖像獲取單元包括正對環形氣腔拍攝圖像的CCD相機(42)以安裝于CCD相機(42)的拍攝鏡頭前端的用于根據環形氣腔徑向尺寸的大小調節CCD相機(42)的視場范圍的可變視場透鏡(44)；

氣流輸送機構(32)包括安裝于安裝座(31)上并與供氣系統(2)連接的穩壓筒(322)，與穩壓筒(322)的出氣端連接的外錐套(323)以及裝設于外錐套(323)內的內錐心(324)，

外錐套(323)和內錐心(324)的徑向尺寸均沿氣流輸送方向逐漸變大，渦流器安裝盤(11)固定于外錐套(323)的出氣端上，內錐心(324)固定于渦流器安裝盤(11)的內端面上，從而使外錐套(323)與內錐心(324)之間形成與環形氣腔連通的環形通道；

穩壓筒(322)通過軸承與安裝座(31)轉動連接，外錐套(323)的進氣端通過固定圈(325)與穩壓筒(322)的出氣端密封連接，定位系統(3)還包括旋轉機構(33)，旋轉機構(33)的固定端安裝于安裝座(31)上，旋轉機構(33)的活動端與固定圈(325)連接。

2.根據權利要求1所述的環形燃燒室頭部流場的測量裝置，其特征在于，

火焰筒外環(12)和火焰筒內環(13)采用透光材質，使PIV測量系統(4)發射的激光沿火焰筒外環(12)的徑向透射至環形氣腔內并避免環形氣腔的內表面產生強烈的反射光。

3.根據權利要求1所述的環形燃燒室頭部流場的測量裝置，其特征在于，

穩壓筒(322)的進氣端設有進氣管(321)，進氣管(321)沿軸向開設有與主氣流輸送管路連通的主氣流口，進氣管(321)沿徑向開設有與示蹤粒子發生器(22)的示蹤粒子輸出口連通的副氣流口。