CN113777215B - 一种用于射流助爆研究的试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于射流助爆研究的试验装置。为了解决射流与燃烧通道的端壁或点火点间的相对距离固定，以及试验装置不具备光学观测条件的技术问题，提出了一种用于射流助爆研究的试验装置。该装置由可沿其长度方向移动的滑板，L形竖直段与滑板相接的L形中板和两个开有观察窗口的侧壁面组件构成。滑板上设置有与射流气接口相通的射流狭缝；中板靠近竖直段设置有安装火花塞的通孔；一侧侧壁面组件上安装有可燃混气通道。各组件连接处均设置有密封结构。滑板相对中板移动即可改变射流狭缝与可燃混气接口和火花塞的相对距离。本发明实现了射流与燃烧通道的端壁或点火点间距离的自由调整，并可使用光学手段对内部燃烧现象进行观测，使用更为便捷。

Description

一种用于射流助爆研究的试验装置

技术领域

本发明涉及一种燃烧试验装置，具体涉及一种用于射流助爆研究的试验装置。

背景技术

许多领域出于不同的目的，一直以来特别关注缓燃燃烧向爆震燃烧转变(DDT)的机理，如在脉冲爆震发动机领域，需在了解DDT机理的基础上设计助爆装置，加快DDT过程的发生。在煤炭、石化等领域，还需在了解DDT机理的基础上提出具体改进措施，避免爆炸事故的发生。

现有研究表明，火焰传播速度加快是DDT过程中不可或缺的起始阶段，对DDT能否发生具有决定性作用。常用提升火焰传播速度的方式为在燃烧通道内加入固体障碍物；近年来有学者发现，射流作为流体障碍物作用于缓燃火焰面附近也可使火焰传播速度提升，进而使越来越多的人对射流加快火焰传播速度以至爆震波形成的现象及机理开展了试验或数值研究。

现有射流助爆试验装置可实现使射流作用于火焰面附近的基本功能，然而尚有两个明显的不足：一是射流与燃烧通道的端壁或点火点间的相对距离固定，试验中难以自由地设置该距离参数；二是试验装置通常为全金属管结构，不具备光学观测的条件。

发明内容

本发明目的是解决现有射流助爆试验装置存在射流与燃烧通道的端壁或点火点间的相对距离固定，试验中难以自由地设置该距离参数，以及试验装置通常为全金属管结构，不具备光学观测条件的技术问题，提出了一种用于射流助爆研究的试验装置。

为实现上述目的，本发明所提供的技术解决方案是：

一种用于射流助爆研究的试验装置，包括射流气接口、可燃混气接口、火花塞，其特殊之处在于：还包括滑板、中板和两个侧壁面组件；

所述滑板为长条状，沿延伸方向开设有两个滑槽，两个滑槽之间设置有隔板，隔板内设置气流通孔，该气流通孔连通安装在隔板上部的所述射流气接口和开设在隔板下端的射流狭缝；所述滑板位于滑槽之下的位置上开设有导向凹槽；

所述中板包括一个竖直段和连接在竖直段下端部的水平段，竖直段和水平段构成一个L形结构；中板上开设有多个通孔，多个通孔开设在竖直段和水平段上；

所述侧壁面组件分别包括一个盖板、位于盖板内侧的玻璃安装板以及观察玻璃板；所述玻璃安装板外侧开设有安装窗口，观察玻璃板嵌套安装于安装窗口内；所述玻璃安装板内侧位于安装窗口之上的位置设置有与所述导向凹槽对应的导向凸起；所述盖板、玻璃安装板上均开设有多个对应的通孔；所述盖板上开设有与安装窗口对应的观察窗口；

所述滑板的长度大于侧壁面组件与中板的长度；滑板与中板位于所述两个侧壁面组件的两个玻璃安装板之间，滑板位于上部，中板位于滑板下部，中板竖直部分的端部与滑板相接；多个紧固件分别穿过盖板、玻璃安装板以及位于中板上的通孔或者设置在滑板上的滑槽，将两个侧壁面组件与滑板及中板紧固在一起，使两个侧壁面组件、滑板、中板围城一个一端封闭一端开口的燃烧通道；

所述射流气接口通过射流狭缝与燃烧通道连通，所述可燃混气接口、火花塞安装在靠近燃烧通道封闭端的中板上或者侧壁面组件上，并与燃烧通道连通；

所述导向凸起位于导向凹槽内；

所述滑板与中板竖直部分的端部之间、滑槽下部的滑板与玻璃安装板之间、中板与玻璃安装板之间、观察玻璃板与玻璃安装板之间均设置有密封结构。

进一步地，所述中板水平段上靠近竖直段位置设置有与燃烧通道连通的火花塞安装孔，火花塞安装孔外部安装所述火花塞；

所述两个侧壁面组件中一个侧壁面组件的玻璃安装板上靠近燃烧通道封闭端的位置设置有所述可燃混气接口，用于连通燃烧通道和连接可燃混气管道；与设置有可燃混气接口的玻璃安装板同侧的盖板对应位置上设置有可燃混气接口通孔，允许所述可燃混气接口通过。

进一步地，所述滑板两侧导向凹槽下方还开设有滑板密封槽，并分别安装有第二密封条，实现滑板与两侧玻璃安装板之间的密封。

进一步地，所述中板竖直部分端部开设有端部密封槽，且两侧沿中板靠近内侧边缘位置开设有与竖直部分端部密封槽相连接的边缘密封槽；所述边缘密封槽相对各通孔靠近燃烧通道，并且所述端部密封槽、边缘密封槽内安装有连续的第一密封条，实现中板与滑板、中板与两侧玻璃安装板之间的密封。

进一步地，所述观察玻璃板与玻璃安装板之间设置有对应的密封垫片，实现观察玻璃板与玻璃安装板之间的密封。

进一步地，所述玻璃安装板内侧设有一圈台阶状凸起；所述密封垫片为框形，设置在观察玻璃板与玻璃安装板的台阶状凸起之间；实现台阶形密封，用于保证连接处的气密性。

进一步地，所述中板的水平段与竖直段上的通孔均匀分布，允许多组紧固件穿过。

进一步地，所述侧壁面组件的盖板外侧下部还设置有支脚。

进一步地，所述观察玻璃板材质为石英玻璃。

相比现有技术，本发明具有如下有益效果：

1、本发明提供的一种用于射流助爆研究的试验装置，能够灵活调节射流喷嘴与燃烧通道的端壁或点火点间的相对距离，试验中可以自由地设置该距离参数；

2、本发明提供的一种用于射流助爆研究的试验装置，可使用光学观测手段对装置内部的燃烧现象进行观测；

3、本发明提供的一种用于射流助爆研究的试验装置，结构简单，使用方便，易于操作。

附图说明

图1为本发明一种用于射流助爆研究的试验装置实施例整体结构示意图；

图2为图1的分解结构视图(另一无可燃混气接口的侧壁面组件未分解)；

图3为本发明一种用于射流助爆研究的试验装置实施例中的滑板局部结构图；

图4为本发明一种用于射流助爆研究的试验装置实施例中的中板局部结构图；

图5为本发明一种用于射流助爆研究的试验装置实施例中的玻璃安装板与滑板结合面局部结构图；

图6为图5中的A处放大图；

图7为本发明一种用于射流助爆研究的试验装置实施例中的沿可燃混气接口与射流狭缝的剖视图；

图8为图7中的B处放大图。

附图标记说明：

1-滑板，2-射流气接口，3-可燃混气接口，4-火花塞，5-支脚，6-中板，7-密封垫片，8-观察玻璃板，9-玻璃安装板，10-盖板，11-紧固件，12-侧壁面组件，13-滑槽，14-导向凹槽，15-射流狭缝，16-第一密封条，17-火花塞安装孔，18-导向凸起，19-第二密封条，21-滑板密封槽。

具体实施方式

为了使本发明更加清晰明了，下面将结合本说明书附图中示出的具体实施例来描述本发明。但应当理解，这些描述是示例性的，而并非要限制本发明的范围。

如图1-8所示，一种用于射流助爆研究的试验装置，包括射流气接口2、可燃混气接口3、火花塞4，还包括滑板1、中板6和两个侧壁面组件12。

如图1、图2、图5、图7所示，所述侧壁面组件12分别包括一个盖板10、位于盖板10内侧的玻璃安装板9以及观察玻璃板8；所述玻璃安装板9外侧开设有安装窗口，观察玻璃板8嵌套安装于安装窗口内；所述玻璃安装板9内侧位于安装窗口之上的位置设置有与所述导向凹槽14对应的导向凸起18；所述盖板10、玻璃安装板9上均开设有多个对应的通孔；所述盖板10上开设有与安装窗口对应的观察窗口；实验时通过观察窗口可对燃烧通道内现象直接进行拍摄，或采用阴影、纹影、PIV、PLIF等光学观测方法进行观测。

所述两个侧壁面组件12中一个侧壁面组件的玻璃安装板9上靠近燃烧通道封闭端的位置设置有所述可燃混气接口3，用于连通燃烧通道和连接可燃混气管道；与设置有可燃混气接口3的玻璃安装板9同侧的盖板10对应位置上设置有可燃混气接口通孔，允许所述可燃混气接口3通过。

所述观察玻璃板8与玻璃安装板9之间设置有对应的密封垫片7，实现观察玻璃板8与玻璃安装板9之间的密封。

所述观察玻璃板8材质为石英玻璃。

如图8所示，所述玻璃安装板9内侧设有一圈台阶状凸起；所述密封垫片7为框形，设置在观察玻璃板8与玻璃安装板9的台阶状凸起之间。

所述侧壁面组件12的盖板10外侧下部还设置有支脚5。

如图2、图3所示，所述滑板1为长条状，沿延伸方向开设有两个滑槽13，两个滑槽13之间设置有隔板，隔板内设置气流通孔，该气流通孔连通安装在隔板上部的所述射流气接口2和开设在隔板下端的射流狭缝15；滑板1位于滑槽13之下的位置上开设有导向凹槽14；滑板1两侧导向凹槽14下方还开设有滑板密封槽21，并分别安装有第二密封条19，实现滑板1与两侧玻璃安装板9之间的密封。

如图2、图4所示，所述中板6包括一个竖直段和连接在竖直段下端部的水平段，竖直段和水平段构成一个L形结构；中板6上开设有多个通孔，多个通孔开设在竖直段和水平段，均匀分布。

所述中板6水平段上靠近竖直段位置设置有与燃烧通道连通的火花塞安装孔17，火花塞安装孔17外部安装所述火花塞4；

所述中板6竖直部分端部开设有端部密封槽，且两侧沿中板6靠近内侧的边缘位置开设有与端部密封槽相连接的边缘密封槽；所述边缘密封槽相对各通孔靠近燃烧通道，并且所述端部密封槽、边缘密封槽内安装有连续的第一密封条16，实现中板6与滑板1、中板6与两侧玻璃安装板9之间的密封。

所述滑板1的长度大于侧壁面组件12与中板6的长度；滑板1与中板6位于所述两个侧壁面组件12的两个玻璃安装板9之间，滑板1位于上部，中板6位于滑板1下部，中板6竖直部分的端部与滑板1相接；多个紧固件11分别穿过盖板10、玻璃安装板9以及位于中板6上的通孔或者设置在滑板1上的滑槽13，将两个侧壁面组件12与滑板1及中板6紧固在一起，使两个侧壁面组件12、滑板1、中板6围城一个一端封闭一端开口的燃烧通道；

所述射流气接口2通过射流狭缝15与燃烧通道连通，所述可燃混气接口3、火花塞4安装在靠近燃烧通道封闭端的中板6上或者侧壁面组件12上，并与燃烧通道连通；

如图8所示，所述导向凸起18位于导向凹槽14内；

在安装好本实施例后，在紧固件11未上紧状态下，滑板1可在其长度方向上相对于中板6、侧壁面组件12进行滑动，使位于滑板1上的射流狭缝15与位于中板上的燃烧通道端壁和火花塞4间的相对距离改变，调整距离至符合工况要求后上紧紧固件11，使除尾端开口外的其他位置密封。

将射流气接口2接入射流气管道，可燃混气接口3接入可燃混气管道。在试验时，一定压力的可燃混气由可燃混气接口3通入，随后根据工况要求在适当的时刻使一定压力的射流气由射流气接口2通入，在适当的时刻火花塞放电点燃通道中的气体形成火焰面，火焰面由端壁向尾端开口处传播并与射流相遇，实现使射流作用与火焰面及火焰面附近的目的。

Claims (9)

1.一种用于射流助爆研究的试验装置，包括射流气接口(2)、可燃混气接口(3)、火花塞(4)，其特征在于：还包括滑板(1)、中板(6)和两个侧壁面组件(12)；

所述滑板(1)为长条状，沿延伸方向开设有两个滑槽(13)，两个滑槽(13)之间设置有隔板，隔板内设置气流通孔，该气流通孔连通安装在隔板上部的所述射流气接口(2)和开设在隔板下端的射流狭缝(15)；所述滑板(1)位于滑槽(13)之下的位置上开设有导向凹槽(14)；

所述中板(6)包括一个竖直段和连接在竖直段下端部的水平段，竖直段和水平段构成一个L形结构；中板(6)上开设有多个通孔，多个通孔开设在竖直段和水平段上；

所述侧壁面组件(12)分别包括一个盖板(10)、位于盖板(10)内侧的玻璃安装板(9)以及观察玻璃板(8)；所述玻璃安装板(9)外侧开设有安装窗口，观察玻璃板(8)嵌套安装于安装窗口内；所述玻璃安装板(9)内侧位于安装窗口之上的位置设置有与所述导向凹槽(14)对应的导向凸起(18)；所述盖板(10)、玻璃安装板(9)上均开设有多个对应的通孔；所述盖板(10)上开设有与安装窗口对应的观察窗口；

所述滑板(1)的长度大于侧壁面组件(12)与中板(6)的长度；滑板(1)与中板(6)位于所述两个侧壁面组件(12)的两个玻璃安装板(9)之间，滑板(1)位于上部，中板(6)位于滑板(1)下部，中板(6)竖直部分的端部与滑板(1)相接；多个紧固件(11)分别穿过盖板(10)、玻璃安装板(9)以及位于中板(6)上的通孔或者设置在滑板(1)上的滑槽(13)，将两个侧壁面组件(12)与滑板(1)及中板(6)紧固在一起，使两个侧壁面组件(12)、滑板(1)、中板(6)围成一个一端封闭一端开口的燃烧通道；

所述射流气接口(2)通过射流狭缝(15)与燃烧通道连通，所述可燃混气接口(3)、火花塞(4)安装在靠近燃烧通道封闭端的中板(6)上或者侧壁面组件(12)上，并与燃烧通道连通；

所述导向凸起(18)位于导向凹槽(14)内；

所述滑板(1)与中板(6)竖直部分的端部之间、滑槽(13)下部的滑板(1)与玻璃安装板(9)之间、中板(6)与玻璃安装板(9)之间、观察玻璃板(8)与玻璃安装板(9)之间均设置有密封结构。

2.根据权利要求1所述的一种用于射流助爆研究的试验装置，其特征在于：所述中板(6)水平段上靠近竖直段位置设置有与燃烧通道连通的火花塞安装孔(17)，火花塞安装孔(17)外部安装所述火花塞(4)；

所述两个侧壁面组件(12)中一个侧壁面组件的玻璃安装板(9)上靠近燃烧通道封闭端的位置设置有所述可燃混气接口(3)，用于连通燃烧通道和连接可燃混气管道；与设置有可燃混气接口(3)的玻璃安装板(9)同侧的盖板(10)对应位置上设置有可燃混气接口通孔，允许所述可燃混气接口(3)通过。

3.根据权利要求2所述的一种用于射流助爆研究的试验装置，其特征在于：所述滑板(1)两侧导向凹槽(14)下方还开设有滑板密封槽(21)，并分别安装有第二密封条(19)，实现滑板(1)与两侧玻璃安装板(9)之间的密封。

4.根据权利要求3所述的一种用于射流助爆研究的试验装置，其特征在于：所述中板(6)竖直部分端部开设有端部密封槽，且两侧沿中板(6)靠近内侧的边缘位置开设有与端部密封槽相连接的边缘密封槽；所述边缘密封槽相对各通孔靠近燃烧通道，并且所述端部密封槽、边缘密封槽内安装有连续的第一密封条(16)，实现中板(6)与滑板(1)、中板(6)与两侧玻璃安装板(9)之间的密封。

5.根据权利要求4所述的一种用于射流助爆研究的试验装置，其特征在于：所述观察玻璃板(8)与玻璃安装板(9)之间设置有对应的密封垫片(7)，实现观察玻璃板(8)与玻璃安装板(9)之间的密封。

6.根据权利要求5所述的一种用于射流助爆研究的试验装置，其特征在于：所述玻璃安装板(9)内侧设有一圈台阶状凸起；所述密封垫片(7)为框形，设置在观察玻璃板(8)与玻璃安装板(9)的台阶状凸起之间。

7.根据权利要求6所述的一种用于射流助爆研究的试验装置，其特征在于：所述中板(6)的水平段与竖直段上的通孔均匀分布。

8.根据权利要求7所述的一种用于射流助爆研究的试验装置，其特征在于：所述侧壁面组件(12)的盖板(10)外侧下部还设置有支脚(5)。

9.根据权利要求8所述的一种用于射流助爆研究的试验装置，其特征在于：所述观察玻璃板(8)材质为石英玻璃。