[發明專利]高反壓環境下噴霧場脈動速度測量系統

在審

• 申請號: 202210201930.8
• 申請日: 2022-03-03
• 公開（公告）號: CN114544178A
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 富慶飛;高琦翔;張丁為;劉曉康;楊立軍
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01M15/02
• 分類號: G01M15/02;G01P5/26
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 嚴小艷

本發明涉及一種高反壓環境下噴霧場脈動速度測量系統。所述高反壓環境下噴霧場脈動速度測量系統，包括：第一惰性氣體瓶、工質儲罐、脈動激發裝置、工質流通管道、反壓艙、第二惰性氣體瓶、激光照射器和相機；所述反壓艙包括艙體、設置在所述艙體內的噴嘴以及設置在所述艙體上的激光視窗口和相機視窗口；所述第一惰性氣體瓶與所述工質儲罐連通，所述工質流通管道連通在所述工質儲罐和所述噴嘴之間，所述脈動激發裝置與所述工質流通管道連接，以使所述工質流通管道內的工質產生脈動流量；所述相機設置在所述艙體外以與所述相機視窗口相對，所述激光照射器設置在所述艙體外以與所述激光視窗口相對；所述第二惰性氣體瓶與所述艙體連通。

技術領域

本發明涉及液體火箭發動機噴嘴動態特性測量系統技術領域，尤其是涉及一種高反壓環境下噴霧場脈動速度測量系統。

背景技術

燃燒穩定性對與液體火箭發動機而言具有重要意義，推進劑噴嘴在發動機工作過程中不光起著霧化和摻混的作用，還具有相位調節和放大器的效果，其動態特性的好壞是影響發動機燃燒穩定性的重要因素。為了表征噴嘴的動態特性，最直接的方法便是研究噴嘴對諧波壓力脈動的響應，噴嘴的動態響應將以出口參數的脈動為特征，其中一個總要出口參數為脈動噴霧場脈動速度(例如：脈動噴霧場內的一個設定位置的脈動速度)。因此對脈動噴霧場脈動速度的研究具有重要意義。

液體火箭發動機燃燒室室壓高，一般可達幾兆帕甚至十幾兆帕，因此，目前亟需一種能夠在高反壓環境下測量脈動噴霧場脈動速度的裝置。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高反壓環境下噴霧場脈動速度測量系統，以在一定程度上解決上述技術問題。

本發明提供了一種高反壓環境下噴霧場脈動速度測量系統，包括：第一惰性氣體瓶、工質儲罐、脈動激發裝置、工質流通管道、反壓艙、第二惰性氣體瓶、激光照射器和相機；所述反壓艙包括艙體、設置在所述艙體內的噴嘴以及設置在所述艙體上的激光視窗口和相機視窗口；所述第一惰性氣體瓶與所述工質儲罐連通，所述工質流通管道連通在所述工質儲罐和所述噴嘴之間，所述脈動激發裝置與所述工質流通管道連接，以使所述工質流通管道內的工質產生脈動流量；所述相機設置在所述艙體外以與所述相機視窗口相對，所述激光照射器設置在所述艙體外以與所述激光視窗口相對；所述第二惰性氣體瓶與所述艙體連通。

在第一惰性氣體瓶和第二惰性氣體瓶中均充入具有一定壓力的惰性氣體(例如：氮氣)；使第二惰性氣體瓶中惰性氣體進入艙體內，以使艙體內具有一定的反壓，使惰性氣體進入工質儲罐內，以將工質儲罐內的工質擠壓進入工質流通管道內，工質在工質流通管道內流動，脈動激發裝置使工質流通管道內的工質產生脈動流量，脈動流量進入噴嘴，噴嘴將脈動流量在艙體內霧化，以在艙體內形成脈動噴霧場，激光照射器通過激光視窗口向艙體內照射激光，為相機攝像提供光源，相機對艙體內的脈動噴霧場進行拍攝，從而獲得脈動噴霧圖像。通過本發明提供的高反壓環境下噴霧場脈動速度測量系統，可以在一定反壓條件下測量得到脈動噴霧場中的某一粒子的速度，也可以得到脈動噴霧場中的某一位置的脈動速度，通過脈動速度可以研究在具有一定反壓條件下，噴嘴噴霧場的動態特性以及液體燃料的非定常霧化。

進一步地，所述脈動激發裝置包括信號發生器、功率放大器和電動激振臺；所述信號發生器與所述功率放大器通信連接，所述功率放大器與所述電動激振臺通信連接；所述工質流通管道包括前段管道、激蕩管道和后段管道，所述前段管道的一端與所述工質儲罐連通，另一端與所述激蕩管道的一端連通，所述激蕩管道的另一端與所述后段管道的一端連接，所述后段管道的另一端與所述噴嘴連通，所述激蕩管道的長度方向與所述水平方向相交設置；所述電動激蕩臺與所述激蕩管道連通。

進一步地，所述高反壓環境下噴霧場脈動速度測量系統還包括科式力流量計；所述科式力流量計連通在所述前段管道上。

進一步地，所述高反壓環境下噴霧場脈動速度測量系統還包括控制閥，所述控制閥連接在所述前段管道上，以調節所述前段管道內的工質流量。