CN113720843B - 测量高速气液两相射流内部混合特性的装置、系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测量高速气液两相射流内部混合特性的装置，包括固定部分、运动部分和流道连通部分；运动部分和连通部分通过固定部分连接；固定部分包括：阀体、阀芯、左壁板、中间套筒、右壁板、压板、左定位筒、锥形导流筒、右定位筒、压板、电磁铁定位板及相关固定杆、螺栓、螺母和垫片；运动部分包括：阀芯、阀芯座、连杆、施力板、弹簧、电磁铁铁芯和相关螺母、定位垫片；流道连通部分包括喷嘴、液体接头和气体接头；本发明将结构简化并利用透明材质加工，并且实现气路、油路分别控制，以其他方式不能完成可视化观察研究的同样目的。

Description

测量高速气液两相射流内部混合特性的装置、系统及方法

技术领域

本发明涉及燃油喷射系统领域，特别是测量高速气液两相射流内部混合特性的装置、系统及方法。

背景技术

本专利为一种测量高速气液两相射流内部混合特性的试验装置，用于研究空气辅助喷射系统喷嘴内部的流动状态和转捩条件。

空气辅助喷射系统是一种新型的燃油喷射系统，其主要目的是为了在较低的喷油压力下实现良好的雾化。柴油机应用较多。

柴油机：当今车辆或者小型无人机上的能源装置，一般为内燃机或者电池，内燃机按燃烧介质不同一般可分为汽油机、柴油机，汽油机体积小，转速高，而柴油机功率大，燃料能量密度高。

燃油喷射系统：内燃机的燃油一般都是在油箱当中储存的，油箱中的燃油想要燃烧做功，大致可简化为以下过程：油箱中的燃油经过燃油泵加压，通过输油管送入高压油泵，进一步加压后进入喷油器，在控制系统的特定信号下，在适当的时间喷入燃烧室形成燃油喷雾，从而方便进一步燃烧做功。喷雾粒径，即喷出油滴的直径大小，是评价一个燃油喷射系统质量的重要指标。

空气辅助喷射系统：一种新型的燃油喷射系统，引入压缩空气辅助燃油雾化，可以通俗理解为，将高压空气和燃油一起输入喷油器，当混合物喷出时，高压气体会帮助燃油进行雾化，达到更好的雾化效果。空气辅助喷射系统主要由喷油器、预混腔和喷嘴组成。预混腔中充满高压空气。空气辅助喷射系统主要工作过程如下：首先，燃油经过喷油器喷入充满高压空气的预混腔中，进行初次雾化，经过一段时间间隔(约10ms)后，喷嘴打开，裹挟着油滴的高压空气从喷嘴中喷出，进行二次雾化，获得更好的雾化质量。空气辅助喷射系统相较于传统喷油系统，有以下区别：(1)传统喷油系统只有一个喷油器，而空气辅助喷射系统有一个喷油器，一个喷嘴和一个预混腔。(2)传统喷油系统燃油从喷油器中直接喷入燃烧室，而空气辅助喷射系统中，燃油从喷油器先喷入预混腔，和预混腔中的空气混合后再经由喷嘴喷出，进入燃烧室。(3)传统喷油系统喷油压力很高(可达3000bar)，而空气辅助喷射系统，喷油压力范围为31-50bar。(4)空气辅助喷射系统较传统喷油系统引入了一个高压气路辅助燃油雾化。

气液两相流：流动中包含两种工质，气液两相各具有不同的化学成分(如空气和水的混合物)。

气液质量比：气液两相流中气相和液相质量流量的比值，是两相流流动状态的重要判别参数。

流动形态：在气液两相流中，气相和液相的占比不同，呈现出的流动形态也不同，当气液质量比由0(无气相)逐渐增加时，流态逐步演变为气泡流、段塞流、搅拌流、环状流和弥散流，流动形态发生极大改变。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了测量高速气液两相射流内部混合特性的装置、系统及方法，本发明将结构简化并利用透明材质加工，并且实现气路、油路分别控制，以其他方式不能完成可视化观察研究的同样目的。

本发明提供了一种测量高速气液两相射流内部混合特性的装置，包括固定部分、运动部分和流道连通部分；运动部分和连通部分通过固定部分连接；固定部分包括：阀体、阀芯、左壁板、中间套筒、右壁板、压板、左定位筒、锥形导流筒、右定位筒、压板、电磁铁定位板及相关固定杆、螺栓、螺母和垫片；运动部分包括：阀芯、阀芯座、连杆、施力板、弹簧、电磁铁铁芯和相关螺母、定位垫片；流道连通部分包括喷嘴、液体接头和气体接头。

优选地，固定部分的功能为整个实验装置的固定、高压气体环境的搭建及密封。

优选地，运动部分的功能为实现阀芯的运动以控制喷气阀的开闭。

优选地，流道连通部分的作用为搭建气体、液体流道，将外部高压气体、液体导入实验装置进行实验。

优选地，测试系统，包括权利测量高速气液两相射流内部混合特性的装置、调压阀、油路气压调节阀、油路气压表、开关电磁阀、储油罐、气路调压阀、气路压力表、燃油压力表、控制器、高速相机、高压气瓶、LED光源和电脑；高压气瓶分别连通储油罐和测量高速气液两相射流内部混合特性的试验装置；储油罐和测量高速气液两相射流内部混合特性的试验装置连通控制器，控制器连通高速相机，高速相机连通电脑。

优选地，高压气瓶通过油路气压调节阀和油路气压表连通储油罐；高压气瓶通过气路调压阀和气路压力表连通测量高速气液两相射流内部混合特性的试验装置。

优选地，测量系统的测量方法，包括以下步骤：

步骤一：关闭气路、油路各调压阀，打开高压气瓶开关，调整根据预设实验工况调整输出压力；

步骤二：调整气路调压阀，使气路压力达到试验值。调整油路气压调压阀，给储油罐加压至油压表达到实验值；

步骤三：打开光源、高速相机和电脑开关，调整相机位置使实验装置清晰成像；

步骤四：打开控制器开关，开始试验并记录；

步骤五：改变气压和油压，重复试验。

本发明测量高速气液两相射流内部混合特性的装置、系统及方法的有益效果如下：

1.本装置核心部分采用有机玻璃加工，利用高透光率实现两相流射流的观察和研究，通过高速相机记录并分析气液两相射流相关特点和规律。

2.本装置在结构方面，可通过改变相应垫片的厚度，分别调整弹簧预紧力和阀芯升程，可实现不同气压和升程条件下的实验过程。

3.本装置中，液体油路通过外部阀门控制，气路通过电磁铁驱动板控制，两者可分别调节，可实现不同喷气脉宽、喷油脉宽以及油气间隔下的实验过程。

附图说明

图1为气液两相流流型图。

图2为实验装置装配关系图。

图3为阀体零件图。

图4为阀芯零件图。

图5为左壁板零件图。

图6为中间套筒零件图。

图7为右壁板零件图。

图8为左、右端压板零件图。

图9为左、右定位筒零件图(图9(a)为左定位筒，图9(c)为右定位筒，图9(b)为两零件侧视图)。

图10为锥形导流筒零件图。

图11为压板零件图。

图12为电磁铁定位板零件图。

图13为阀芯座零件图。

图14为施力板零件图。

图15为连杆零件图。

图16为电磁铁固定杆零件图。

图17为垫片零件图(侧视图为6X14X1和6X14X3)。

图18为电磁铁零件图(图18(a)为电磁铁外形图，图18(b)为不通电，图18(c)为通电)。

图19为装配过程1图。

图20为装配过程2图。

图21为装配过程3图。

图22为装配过程4图。

图23为装配过程5图。

图24为装配过程6图。

图25为试验系统简图。

图26为试验系统控制时序图。

附图标记：

1-阀体、2-阀芯、3-左臂板、4-左端底板、5-中间套筒、6-左定位筒、7-锥形导流筒、8-压板、9-电磁铁定位板、10-右臂板、11-右端压板、12-左端压板固定螺钉、13-阀芯座、14-连杆固定螺母、15-连杆垫片、16-右定位筒、17-压板固定螺栓、18-连杆、19-弹簧调整垫片、20-电磁铁固定杆固定螺母、21-电磁铁调整垫片、22-电磁铁固定杆、23-电磁铁固定垫片、24-右壁板固定螺钉、25-弹簧、26-施力板、27-电磁铁阀芯、28-电磁铁、29-高压气体接头、30-橡胶密封垫片、31-喷油嘴、32-液体流道、33-压板测液体接头、34-右臂板液体接头出口、35-橡胶密封垫片、36-右臂板液体接头入口、37-调压阀、38-油路气压调节阀39-油路气压表、40-开关电磁阀、41-储油罐、42-气路调压阀、43、气路压力表、44-燃油压力表、45-控制器、46-高速相机、47-高压气瓶48-LED光源、49-高速气液两相射流内部混合特性的试验装置、50-电脑。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

模拟喷油：本装置设有液体流道和喷嘴，可通过外接压力液体实现喷射过程，通过控制压力液体的供给便可实现模拟喷油开关、改变喷射规律。

模拟喷气：本装置通过引入电磁铁作为作动装置，将电能转换为机械能，电磁力克服弹簧的预紧力推动阀芯，使喷气阀开启，实现喷气。控制电磁阀的通电规律，便可调整喷气脉宽和油气间隔。

本装置大量零件使用有机玻璃加工，有机玻璃透光率高，完全可以通过高速相机记录喷射过程及喷嘴内部的流动状态。另外，有机玻璃的大量使用也减轻了系统整体的质量，方便安装和调整。

本装置还可通过调整相应垫片的厚度，改变阀芯的升程或弹簧的预紧力，进行不同初始参属下的射流和内流实验。下文将进行详细介绍。

实验装置整体剖面图如图2所示，可依据零件功能，分为固定部分、运动部分和流道连通部分。固定部分的功能为整个实验装置的固定、高压气体环境的搭建及密封；运动部分的功能为实现阀芯的运动以控制喷气阀的开闭；流道连通部分的作用为搭建气体、液体流道，将外部高压气体、液体导入实验装置进行实验。其中，固定部分包括：阀体、阀芯、左壁板、中间套筒、右壁板、压板、左定位筒、锥形导流筒、右定位筒、压板、电磁铁定位板及相关固定杆、螺栓、螺母和垫片(包括金属垫片和密封垫片)。运动部分包括：阀芯、阀芯座、连杆、施力板、弹簧、电磁铁铁芯和相关螺母、定位垫片。流道连通部分包括喷嘴、液体接头和气体接头，另外，在两个液体连通接头中间有软管连通，图上并未画出。

下面开始介绍单个零件及其重要特征作用。

(1)阀体

阀体整体近似呈圆柱形，阀体中部有用于放置密封环的环槽，尾部有用于与左壁板固联的凹面。阀体中心有通孔，通孔头部有由球面和锥面组成的密封面，锥面用于和阀芯密封，球面用于和阀芯配合形成先缩后扩结构，使流体超声速。通孔内部有定位凸台，用于和阀芯配合，保证阀芯与阀体同轴。阀体材质为有机玻璃，在保证强度的情况下实现透明，可通过拍照观察并记录内部流体状态，便于理论分析。

(2)阀芯

阀芯是整个实验装置中结构最复杂，也是最关键的零件。阀芯整体可大致分为三部分：头部、中部和尾部。阀芯头部近似呈半球形，由球面和锥面构成，锥面用于和阀体通孔头部的锥面形成接触密封，球面用于和阀体通孔头部的球面形成先缩后扩结构，使流体超声速。阀芯中部包括中心流道和其五个出口，值得强调的是，五个通孔与轴线和轴线法面之间呈一定夹角。阀芯头部和中部之间的过渡区由圆弧构成，平滑过渡。阀芯尾部为凸台，用于与阀芯座定位和固联。阀芯材质为有机玻璃，在保证强度的情况下实现透明，可通过拍照观察并记录内部流体状态，便于理论分析。

(3)左壁板

左壁板用于固定阀体。左壁板主体由与阀体固联的环面和系统的定位基准断面组成。为了保证透光率，也采用有机玻璃加工，保证强度的同时也可利用相机拍摄内流。左壁板上还包括六个螺栓过孔、三个螺纹盲孔和用于定位的一个凸台和环形槽。

(4)中间套筒

中间套筒负责连接实验装置的左右端面，搭建密封的高压环境。中间套筒采用金属材质，为了减轻整体质量，选用金属铝加工。套筒两侧分别有六个螺纹孔，用于和左壁板、右壁板的固定。其中左侧还加工有定位环槽，用于和左壁板定位并借助橡胶密封垫密封。

(5)右壁板

右壁板作为实验装置的侧板，负责实验装置的密封、介质和电源的输送以及与台架的连接。右壁板主体为正方形有机玻璃板，一侧开有圆形平底凹坑，方便放置密封垫片并且和中间套筒由环面和端面定位连接。最外侧四个过孔为实验装置和机架的固定孔，由M8螺栓连接。凹槽内外侧六个均布过孔为M6螺栓孔，负责将右壁板和中间套筒连接固定。凹槽内另有三个均布M6盲孔和三个同线过孔，其中均布盲孔为电磁铁定位板的固定孔，两侧的过孔内由G1/4螺纹，连接卡套接头后与软管相连，负责供给高压气和液体，中间的M4过孔为过线孔，电磁铁的电源线由此引出。

(6)左端压板、右端压板

左、右端压板为不锈钢材质，由于左、右壁板为亚克力材质，与金属材质相比强度偏低，而腔内需要容纳高压气体，需要的螺栓预紧力较高，故采用不锈钢压板，放置在左、右侧板上后拧紧螺钉，一方面螺钉直接和压板接触，不锈钢表面强度高，不用担心螺栓对压板表面的破坏，另一方面环形压板能够让螺钉提供的轴向力均匀分布，以实现更好的密封效果。

(7)左定位筒、右定位筒

左、右定位筒为有机玻璃圆筒，主要作用为利用圆筒的厚度控制两侧零件的相对距离并利用环面保证同轴。其中左定位筒控制左壁面和锥形导流筒的相对距离，右定位筒控制锥形导流筒和压板的相对距离。在左壁面、锥形导流筒和压板上与定位筒接触的相应位置皆留有相应定位环槽或环凸。

(8)锥形导流筒

锥形导流筒为有机玻璃材质，主体可分为同轴的圆形平板和圆台。其中圆形平板上两侧有环槽与左、右定位筒相连，四个均布过孔为通气孔，保证左右两侧气体相通，两个对置过孔为导向孔，放置连杆并保证连杆与锥形导流筒相对滑动，以实现阀芯移动。圆台外壁面为气体导向面，与阀芯座配合形成锥面，保证气体由此通过并从阀芯和阀体中间空隙喷出。圆形平板和圆台的中间通孔为液体流道，右侧倒角为喷嘴放置位置，避免两零件干涉。

(9)压板

压板主体为有机玻璃材质圆柱体，其上打孔。如下图11所示，左1为压板左视图，左2为压板右视图。左端面环形槽与右定位筒连接，四个均布环形过孔为通气孔，两个对置过孔为连杆过孔，负责连杆的定位及移动，中心孔为喷嘴固定螺纹孔。右端面中心环槽为弹簧槽，负责弹簧的定位，左侧单个盲孔为液体接头螺纹孔，最外侧三个沉头孔为螺栓过孔，放置长螺栓将左壁板、左定位筒、锥形导流筒、右定位筒和压板固定。图10中A-A剖面图可看到液体流道细节，液体首先由接头螺纹孔进入，经过压板内部的圆孔形流道后由喷嘴孔流出，其中压板内部圆孔流道是从侧面打入，直至接头孔与喷嘴孔贯通，后使用有机玻璃密封钻入孔(图上未体现)，保证液体不从压板圆柱面流出。

(10)电磁铁定位板

电磁铁定位板为不锈钢材质的圆形板，在一侧开有豁口。其中外侧三个均布通孔为M6螺栓过孔，配合垫片调节电磁铁定位板与右壁板的相对距离，进一步调整电磁铁工作时阀芯移动距离，即阀芯升程。电磁铁定位板内侧圆形槽为电磁铁安装位置，中心过孔为电磁铁铁芯过孔，两对置过孔为电磁铁固定螺栓过孔。为避免电磁铁定位板与导液软管干涉，故开设左侧豁口。

(11)阀芯座

阀芯座材质为有机玻璃，外形主体为圆柱体和圆形板。幅面六个均布过孔为连杆M6螺纹过孔，连杆一端螺纹搭配金属垫片、螺母与阀芯座固联。圆柱壁面上加工有两个对置半圆槽，使槽左右侧腔室气体贯通，平衡压力。阀芯座中心孔左侧为圆柱孔，与阀芯后侧通过环面通过有机玻璃胶固联，中心孔右侧为锥形孔，与锥形导流筒配合形成锥形面，使气体可以从中通过，与中心孔内液体混合，继而从阀芯出口喷出。

(12)施力板

施力板为不锈钢圆板，一侧面加工有环槽，为弹簧定位槽，对置通孔为连杆螺纹过孔，搭配调整垫片和螺母，可调节弹簧预紧力。

(13)连杆、电磁铁固定杆

连杆、电磁铁固定杆为不锈钢杆，两侧为M6螺纹，连杆中部为8mm杆，电磁铁固定杆中部为10mm杆，连杆和电磁铁固定杆中部分别开有两个扳手卡位。连杆负责将阀芯座和施力板通过两侧的螺纹固联，并且通过搭配不同厚度的调整垫片，改变二者的相对距离，以改变弹簧预紧力，适应不同的腔内气体压力。电磁铁固定杆负责将右壁板和电磁铁定位板固联，并且通过搭配不同厚度的调整垫片，改变二者的相对距离，以适应弹簧预紧力改变之后施力板位置的变化或调整阀芯升程。

(14)垫片

垫片规格为6X14X0.5、6X14X1、6X14X2和6X14X3(内径X外径X厚度)，材质为不锈钢，本装置中螺母与螺栓固定位置皆搭配垫片，一般位置使用规格为6X14X1的普通垫片，当螺母与螺栓的相对位置需要改变时，则改变金属垫片的规格，使用6X14X2、6X14X3或6X14X0.5的不锈钢垫片。

(15)电磁铁

电磁铁为本装置中的施力原件。电磁铁的原理为当电磁线圈通电后产生电磁吸力，活动铁芯向固定部分移动并最终接触，即通电后电磁力克服弹簧预紧力推动施力板，带动连杆和阀芯座移动，本来被弹簧压紧接触的阀芯与阀体产生相对移动形成间隙，高压气体和液体便从中喷出。

至此，零件部分已介绍完毕。为了保证透明度和减轻质量，实验装置中大量使用了有机玻璃加工零件，有机玻璃性能达不到要求的部件使用不锈钢和铝加工。

装配过程中需要用到有机玻璃专用胶水，形成固定的前提下保证透明度。装配过程如下：

(1)阀体1和左壁板3通过环面和端面定位并使用有机玻璃胶水固联。如图19左。

(2)将阀芯2放置在阀体1内(通过阀芯2外侧环面定位，可相对滑动和转动)，阀芯座13和阀芯2通过阀芯2尾部的环面和端面定位并使用有机玻璃胶水固联。如图19右。

(3)在阀芯座13上的两个对置通孔安装垫片15(6X14X1)、连杆18、螺母14。如图20。

(4)在左壁板3的基础上依次安装左定位筒6、锥形导流筒7、右定位筒16和压板8(提前装喷嘴31)，前后两零件间利用环槽及端面定位，并且保证阀芯座13、锥形导流筒7和压板8上的对置过孔同轴，保证连杆18正确穿过预留过孔并平顺滑动。使用螺栓17(M4X80)将压板8和左壁板3固联。在压板8上预留螺纹孔位安装压板侧液体接头33(上有螺纹)。如图21(a)。

(5)在压板8端面的弹簧槽内放置弹簧25(中径54mm，线径4mm，原长39mm)，安装施力板26、垫片19(6X14X1、6X14X3)和螺母，施力板上预留孔位由连杆18穿过，垫片19及螺母将施力板及连杆固联，将弹簧25压紧。如图21(b)。

(6)在左壁板3上安装密封垫片30后，使用螺钉12搭配左侧压板4与中间套筒5连接。其中，密封垫片30上预留有螺钉位置相应的孔位，将密封垫片30放置在左壁板3上后，保证平面贴合完好，将中间套筒5与左壁板3同轴安装，保证相应螺纹孔位置对应后压紧，将左侧压板4放置在左壁板3侧面，旋入螺钉12并拧紧。如图22。

(7)将电磁铁28上的预置固定螺钉穿过电磁铁定位板26上预留的孔位，并使用螺母固定。如图23左图所示。

(8)在右壁板10上安装垫片23(6X14X1)和电磁铁固定杆22，电磁固定杆22通过螺纹和右壁板10连接，并且通过垫片21(6X14X1、6X14X3)和螺母20与电磁铁定位板26相连。将电磁铁导线穿过右壁板上的穿线孔并用胶水密封固定。如图23中图所示。

(9)在右壁板10上的预留螺纹孔内旋入右壁板液体出口接头34，将液体导管插入压板测液体接头33。如图23右图所示。

(10)在右壁板10上安装密封垫片35后，同轴放置在中间套筒5上，后用右侧压板11、螺栓24固定。

(11)安装右壁板液体入口接头36和气体入口接头29。

实验装置主体安装完成，通过右壁板上的固定孔位与机架相连便可进行实验。

综上，本装置中采用螺纹结构和有机玻璃胶进行零件之间的连接和固定，采用环面、端面、环槽、凹面等进行定位，装配过程中可将整体装置分为三个部分：主体运动部分、电磁铁固定部分和装置外壳。主体运动部分包括阀体、阀芯、左壁板、左定位筒、锥形导流筒、右定位筒、压板、阀芯座、连杆、施力板、弹簧及螺母、垫片。主体运动部分中，压板通过三根压板固定螺栓和左壁板固联，对其余零件进行限位，其他零件则通过上述零件说明中一系列环面、端面、环槽、凹面等进行相互定位。电磁铁固定部分包括：电磁铁、电磁铁定位板、电磁铁固定杆及螺母、垫片。电磁铁固定部分中，电磁铁上设有固定螺栓，于螺母配合固联在电磁铁固定板上，电磁铁固定板则通过电磁铁固定杆预加工的螺纹，利用螺母与其固联，电磁铁固定杆利用螺纹结构和右壁板进行固联。装置外壳包括左壁板、右壁板、中间套筒、左侧压板、右侧压板和螺钉。左壁板和右壁板通过螺钉于中间套筒相连，左、右侧压板介于左、右壁板和中间套筒之间，分散螺钉应力。

运动部件及动作过程：

按照力的传递路径，运动部件包括：电磁铁铁芯、弹簧施力板、连杆、阀芯。电磁铁通电后，电磁力吸引铁芯向左移动(图上方向)，电磁力克服弹簧预紧力，推动施力板、连杆及阀芯向左移动(图上方向)，阀芯和阀体之间产生间隙，阀门打开。

本专利高速气液两相射流内部混合特性的试验装置及其辅助部件构成的实验系统如图24所示，系统按照功能可分为供给部分、工作部分、拍摄部分和控制部分。其中供给部分主要包括高压气瓶、气压调节阀、压力表和储油罐，主要负责实验过程中高压气和高压油的压力维持及供给。工作部分为高速气液两相射流内部混合特性的试验装置，负责根据输入气体、液体模拟相应实验工况。拍摄部分包括光源、高速相机和电脑，负责观察和记录实验装置中的内流以及装置外的喷雾。控制部分包括控制器和开关电磁阀，负责控制试验系统气路和油路的开关，以及激活相机拍摄。油路、气路管道通过实验装置右壁板外侧接头与其相连，电磁铁电源线需要于控制器连接。

控制器控制时序如图26所示。油路开关电磁阀控制喷油，实验装置内部电磁铁控制喷气，喷油和喷气之间存在一个时间间隔。

实验过程如下：

(1)关闭气路、油路各调压阀，打开高压气瓶开关，调整根据预设实验工况调整输出压力。

(2)调整气路调压阀，使气路压力达到试验值。调整油路气压调压阀，给储油罐加压至油压表达到实验值。

(3)打开光源、高速相机和电脑开关，调整相机位置使实验装置清晰成像。

(4)打开控制器开关，开始试验并记录。

(5)改变气压和油压，重复试验。

Claims (6)

1.一种测量高速气液两相射流内部混合特性的装置，其特征在于，包括固定部分、运动部分和流道连通部分；所述运动部分和连通部分通过固定部分顺序连接；所述固定部分包括：阀体、阀芯、左壁板、中间套筒、右壁板、压板、左定位筒、锥形导流筒、右定位筒、压板、电磁铁定位板及相关固定杆、螺栓、螺母和垫片；运动部分包括：阀芯、阀芯座、连杆、施力板、弹簧、电磁铁铁芯和相关螺母、定位垫片；流道连通部分包括喷嘴、液体接头和气体接头；

阀体整体近似呈圆柱形，阀体中部有用于放置密封环的环槽，尾部有用于与左壁板固联的凹面，阀体中心有通孔，通孔头部有由球面和锥面组成的密封面，锥面用于和阀芯密封，球面用于和阀芯配合形成先缩后扩结构，使流体超声速，通孔内部有定位凸台，用于和阀芯配合，保证阀芯与阀体同轴；

阀芯整体分为三部分：头部、中部和尾部，阀芯头部近似呈半球形，由球面和锥面构成，锥面用于和阀体通孔头部的锥面形成接触密封，球面用于和阀体通孔头部的球面形成先缩后扩结构，使流体超声速，阀芯中部包括中心流道和其五个出口，五个通孔与轴线和轴线法面之间呈一定夹角，阀芯头部和中部之间的过渡区由圆弧构成，平滑过渡，阀芯尾部为凸台，用于与阀芯座定位和固联；

左壁板用于固定阀，左壁板主体由与阀体固联的环面和系统的定位基准断面组成；

中间套筒负责连接实验装置的左右端面，套筒两侧分别有六个螺纹孔，用于和左壁板、右壁板的固定，其中左侧还加工有定位环槽，用于和左壁板定位并借助橡胶密封垫密封；

右壁板作为实验装置的侧板，负责实验装置的密封、介质和电源的输送以及与台架的连接，右壁板主体为正方形有机玻璃板，一侧开有圆形平底凹坑，方便放置密封垫片并且和中间套筒由环面和端面定位连接，最外侧四个过孔为实验装置和机架的固定孔，由M8螺栓连接，凹槽内外侧六个均布过孔为M6螺栓孔，负责将右壁板和中间套筒连接固定，凹槽内另有三个均布M6盲孔和三个同线过孔，其中均布盲孔为电磁铁定位板的固定孔，两侧的过孔内由G1/4螺纹，连接卡套接头后与软管相连，负责供给高压气和液体，中间的M4过孔为过线孔，电磁铁的电源线由此引出；

锥形导流筒为有机玻璃材质，主体可分为同轴的圆形平板和圆台，其中圆形平板上两侧有环槽与左、右定位筒相连，四个均布过孔为通气孔，保证左右两侧气体相通，两个对置过孔为导向孔，放置连杆并保证连杆与锥形导流筒相对滑动，以实现阀芯移动，圆台外壁面为气体导向面，与阀芯座配合形成锥面，保证气体由此通过并从阀芯和阀体中间空隙喷出；圆形平板和圆台的中间通孔为液体流道，右侧倒角为喷嘴放置位置，避免两零件干涉；

压板主体为有机玻璃材质圆柱体，其上打孔；左端面环形槽与右定位筒连接，四个均布环形过孔为通气孔，两个对置过孔为连杆过孔，负责连杆的定位及移动，中心孔为喷嘴固定螺纹孔，右端面中心环槽为弹簧槽，负责弹簧的定位，左侧单个盲孔为液体接头螺纹孔，最外侧三个沉头孔为螺栓过孔，放置长螺栓将左壁板、左定位筒、锥形导流筒、右定位筒和压板固定；

电磁铁定位板为不锈钢材质的圆形板，在一侧开有豁口，其中外侧三个均布通孔为M6螺栓过孔，配合垫片调节电磁铁定位板与右壁板的相对距离，进一步调整电磁铁工作时阀芯移动距离，即阀芯升程，电磁铁定位板内侧圆形槽为电磁铁安装位置，中心过孔为电磁铁铁芯过孔，两对置过孔为电磁铁固定螺栓过孔；为避免电磁铁定位板与导液软管干涉，故开设左侧豁口；

阀芯座材质为有机玻璃，外形主体为圆柱体和圆形板，幅面六个均布过孔为连杆M6螺纹过孔，连杆一端螺纹搭配金属垫片、螺母与阀芯座固联，圆柱壁面上加工有两个对置半圆槽，使槽左右侧腔室气体贯通，平衡压力，阀芯座中心孔左侧为圆柱孔，与阀芯后侧通过环面通过有机玻璃胶固联，中心孔右侧为锥形孔，与锥形导流筒配合形成锥形面，使气体可以从中通过，与中心孔内液体混合，继而从阀芯出口喷出；

施力板为不锈钢圆板，一侧面加工有环槽，为弹簧定位槽，对置通孔为连杆螺纹过孔，搭配调整垫片和螺母，可调节弹簧预紧力；

连杆、电磁铁固定杆为不锈钢杆，两侧为M6螺纹，连杆中部为8mm杆，电磁铁固定杆中部为10mm杆，连杆和电磁铁固定杆中部分别开有两个扳手卡位，连杆负责将阀芯座和施力板通过两侧的螺纹固联，并且通过搭配不同厚度的调整垫片，改变二者的相对距离，以改变弹簧预紧力，适应不同的腔内气体压力，电磁铁固定杆负责将右壁板和电磁铁定位板固联，并且通过搭配不同厚度的调整垫片，改变二者的相对距离，以适应弹簧预紧力改变之后施力板位置的变化或调整阀芯升程。

2.根据权利要求1所述的测量高速气液两相射流内部混合特性的装置，其特征在于，所述固定部分的功能为整个实验装置的固定、高压气体环境的搭建及密封。

3.根据权利要求1所述的测量高速气液两相射流内部混合特性的装置，其特征在于，所述运动部分的功能为实现阀芯的运动以控制喷气阀的开闭。

4.根据权利要求1所述的测量高速气液两相射流内部混合特性的装置，其特征在于，所述流道连通部分的作用为搭建气体、液体流道，将外部高压气体、液体导入实验装置进行实验。

5.测量高速气液两相射流内部混合特性的测试系统，其特征在于，包括权利要求1至4任意一项所述的测量高速气液两相射流内部混合特性的装置、调压阀、油路气压调节阀、油路气压表、开关电磁阀、储油罐、气路调压阀、气路压力表 、燃油压力表、控制器 、高速相机、高压气瓶、LED光源和电脑；所述高压气瓶分别连通储油罐和测量高速气液两相射流内部混合特性的试验装置；所述储油罐和测量高速气液两相射流内部混合特性的试验装置连通控制器，所述控制器连通高速相机，所述高速相机连通电脑。

6.根据权利要求5所述的测试系统，其特征在于，所述所述高压气瓶通过油路气压调节阀和油路气压表连通储油罐；所述高压气瓶通过气路调压阀和气路压力表连通测量高速气液两相射流内部混合特性的试验装置。

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