[發明專利]一種判別火焰流態的定容燃燒裝置及方法

在審

• 申請號: 202211110066.7
• 申請日: 2022-09-13
• 公開（公告）號: CN115453038A
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發明（設計）人: 左子農;胡明杰;劉杰;韓志強;吳學舜;吳怡;閆妍;田維
• 申請（專利權）人: 西華大學
• 主分類號: G01N31/12
• 分類號: G01N31/12;G01M15/02;G01M15/10
• 代理公司: 成都禾創知家知識產權代理有限公司 51284
• 代理人: 劉凱

1.一種判別火焰流態的定容燃燒裝置，其特征在于，包括定容燃燒彈缸內壓力采集系統和火焰紋影圖片采集系統；

所述定容燃燒彈缸內壓力采集系統包括定球形的容燃燒彈彈體(1)和壓力傳感器探針(2)；容燃燒彈彈體(1)上設有若干探針孔，壓力傳感器探針(2)一端設有信號傳輸線，另一端插入探針孔并將探針孔密封，且探針末端指向容燃燒彈內腔的幾何中心；壓力傳感器探針(2)上還一定間距從探針末端向外安裝數個壓力傳感器(3)，用于檢測壓力傳感器探針(2)指向方向上不同位置的壓力波動數據；檢測到的壓力波動數據通過所述信號傳輸線傳輸到外部電荷放大器，經電荷放大器調理后將壓力信號轉為電信號進入采集卡與電控單元；經采集卡記錄數據后由電控單元控制結束實驗；

所述火焰紋影圖片采集系統包括由若干反射鏡組成的紋影圖片拍攝光路，及高速攝影機；高速攝影機通過紋影圖片拍攝光路記錄定容燃燒彈彈體內部的火焰傳播情況。

2.一種采用權利要求1所述的判別火焰流態的定容燃燒裝置進行的火焰流態判別方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：在初始實驗條件下，通過所述定容燃燒裝置的點火系統點燃燃料產生火焰，利用高速攝像機獲得不同時刻下火焰鋒面圖片；

步驟2：在步驟1進行實驗的同時，通過定容燃燒彈缸內壓力采集系統，獲得實驗過程中所安插壓力傳感器探針的各個方向上不同位置壓力傳感器在不同時刻采集到的缸內壓力數據；

步驟3：將從步驟1與步驟2得到的火焰鋒面圖片與缸內壓力數據進行匯總，并依據壓力數據構建三維壓力分布面；

步驟4：將不同時刻下的缸內壓力數據與火焰鋒面圖片進行匹配；

步驟5：計算步驟2得到的各張火焰鋒面圖片的圓心與各個方向上的半徑，并在此基礎上將不同時刻的壓力傳感器探針方向上的火焰半徑數據與對應方向上不同時刻不同位置壓力傳感器所測的缸內壓力數據進行再次匹配；

步驟6：在步驟5得到的不同時刻各方向火焰半徑的基礎上，通過下式，將前后火焰鋒面圖片數據進行對比，計算得到不同時刻各方向火焰的傳播速度：

S_n＝dr_u/dt

式中，S_n為是某一方向上的拉伸火焰傳播速度；r_u為相同方向上某一時刻的火焰半徑；

步驟7：計算壓力波動的傳播速度，繪制三維空間內壓力波的變化趨勢圖；

步驟8：通過缸內壓力數據的壓力波變化規律與火焰半徑數據判定火焰流態。

3.根據權利要求2所述的火焰流態判別方法，其特征在于，所述步驟7之前還包括：調壓傳感器整探針位置，使兩次的探針位置關于球形容彈內腔中心平面對稱，并在完全相同的初始條件下重復試驗，測得其對于壓力波傳播的影響偏差，并以此對所測缸內壓力數據進行修正。