[發明專利]一種用于提高金屬燃料與水反應時燃燒效率的試驗裝置

在審

• 申請號: 202211041090.X
• 申請日: 2022-08-29
• 公開（公告）號: CN115452394A
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發明（設計）人: 敖文;章宇;劉佩進;韓新波;喬宏;黃啟龍;霍超
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G01M15/14
• 分類號: G01M15/14;G01M15/02
• 代理公司: 西安維賽恩專利代理事務所(普通合伙) 61257
• 代理人: 張瑞琪

本發明公開了一種用于提高金屬燃料與水反應時燃燒效率的試驗裝置，包括：上燃燒室，上燃燒室的側壁上開設有進水口，下燃燒室，其內放置有金屬燃料，旋流噴嘴，位于上燃燒室內腔，由相互垂直的導流管和旋流管組成，導流管水平設置，旋流管豎向設置，旋流管的上端與導流管的內端相互連通，其下端向下延伸并靠近下燃燒室設置，用于將進入進水口的水經過旋流霧化后噴射至下燃燒室，使得霧化后的水霧與下燃燒室的金屬燃氣進行摻混，并且吸熱蒸發；本發明可以通過改變的旋流噴嘴導流管的水平向的偏移角度和旋流管的垂直長度，來改變的旋流噴嘴進水時的噴注角度和到推進劑燃面的距離，實現金屬燃料快速啟動和與水反應的持續燃燒。

技術領域

本發明屬于水沖壓發動機技術領域，尤其涉及一種用于提高金屬燃料與水反應時燃燒效率的試驗裝置。

背景技術

水沖壓發動機是一種全新概念的水下動力推進系統，它利用高能金屬燃料與外部海水反應產生推力，具有能量密度高、比沖大、結構簡單且可靠性高等特點，是目前超高速魚雷巡航推進系統的理想選擇。

由于水沖壓發動機所采用的金屬燃料中氧化劑含量較少，其自身燃燒所能釋放的熱量有限，而作為氧化劑進入燃燒室的液態水滴，蒸發潛熱較大，蒸發過程所吸收的熱量較多。在這種燃燒室環境下，必須對金屬與水的燃燒過程進行合理組織和控制，才能實現金屬/水的高效燃燒，而且當燃料中的金屬含量進一步增高時，金屬燃料將難以實現自持燃燒，金屬與水反應的啟動和維持都將存在困難。

發明內容

本發明的目的是提供一種用于提高金屬燃料與水反應時燃燒效率的試驗裝置，以解決現有金屬燃料與水反應燃燒效率不高、燃燒規律不清以及因為金屬含量過高和水流量過大而導致的啟動和維持燃燒都存在困難的問題。

本發明采用以下技術方案：一種用于提高金屬燃料與水反應時燃燒效率的試驗裝置，包括：

上燃燒室，為中空的柱狀結構，豎向設置，其上端螺栓連接有上蓋板，上蓋板對上燃燒室進行密封，上燃燒室的側壁上開設有進水口，

下燃燒室，為中空的柱狀結構，豎向設置，位于上燃燒室的下側、并與上燃燒室同軸設置且相互連通，其內放置有金屬燃料，用于與上燃燒室相互配合模擬水沖壓發動機的燃燒室，

旋流噴嘴，位于所述上燃燒室內腔且用于模擬水沖壓發動機進水噴嘴，由相互垂直的導流管和旋流管組成，導流管水平設置，導流管的外端與上燃燒室的進水口相連通，其內端靠近上燃燒室的軸線設置，旋流管豎向設置，旋流管的上端與導流管的內端相互連通，其下端向下延伸并靠近下燃燒室設置，用于將進入進水口的水經過旋流霧化后噴射至下燃燒室，使得霧化后的水霧與下燃燒室的金屬燃氣進行摻混，并且吸熱蒸發。

進一步地，旋流管的下端呈錐狀。

進一步地，旋流管的下端內腔還設置有霧化管，霧化管與旋流管同軸設置，

霧化管豎向設置，其上端封閉，其側壁開設有進入孔，其下端端面向內收縮形成霧化孔，霧化孔用于通過進水口進入的水依次經過導流管、旋流管后經進入孔進入霧化管內、然后再通過霧化孔噴入下燃燒室內，進而對水進行霧化。

進一步地，還包括：固定環，固定環位于旋流管的下端，為中空的環狀結構，水平設置，其外壁與旋流管的下端內腔固定連接，其內壁與霧化管的下端外壁固定連接，用于對旋流管的下端進行密封。

進一步地，霧化管的進入孔位于固定環的上側。

進一步地，進入孔開設有兩個、且對稱設置。

進一步地，旋流噴嘴設置有兩個、且對稱設置。

進一步地，導流管的外端與進水口之間設置有球頭轉接頭。

進一步地，還包括：底板，底板位于下燃燒室的下側，水平設置，并與下燃燒室的下端固定連接，用于對下燃燒室進行封閉。