CN114646483B - 一种燃油在高空环境下受热的模拟方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种燃油在高空环境下受热的模拟方法及系统，包括构建模拟的高空环境和在模拟的高空环境中对燃油进行受热实验，所述构建模拟的高空环境的步骤包括：气体组分调试、温度调试、湿度调试、风速调试以及压力调试；所述在模拟的高空环境中对燃油进行受热实验的步骤为：按照设定的燃油运行状态，利用注射泵将燃油注入实验舱中、利用加热模块对燃油进行加热以及观察燃油在受热环境中的状态变化。本发明在气体低温处理之后气体输送至实验舱之前对气体湿度进行调试，可模拟出不同湿度的气体，更贴合高空的环境，便于工作人员在不同实验条件下进行实验，且操作简单。
Description
技术领域
本发明属于航空实验模拟设备领域，具体涉及一种燃油在高空环境下受热的模拟方法及系统。
背景技术
飞机在高空环境中会遭遇各种复杂状况，在遭遇意外事件时，燃油往往会在某一时间段处于一个低温、缺氧、负压的环境之中进行受热或其他的作用，在低温、缺氧、负压的环境中，燃油受热会受到影响，在此影响下会引发其他安全问题，例如发动机熄火问题。
因此通过实验进行模拟燃油在高空环境中受热情况是十分必要的，将燃油在不同环境中的受热情况进行准确记录，并对于记录结果进行分析，以便于从各个方面进行完善飞机发动机燃烧室或进一步调整燃油配比方案。
现有技术中的模拟实验设备是由高压腔体和实验舱构成，还包括控制面板、氧浓度模块、制冷模块、压力模块以及加热模块，氧浓度模块和控制面板结合使用便于工作人员及时了解高压腔体内部的氧浓度含量，然后工作人员可根据实验需求进行调试氮氧比例，制冷模块是对高压腔体内部气体进行降温处理的，降温处理后的低温气体输送至实验舱，气体充入实验舱以后，便可通过控制面板和压力模块结合使用进行调试实验舱内的压力，调试好之后进行添加燃油并通过加热模块对燃油进行加热。
然而不同的气体湿度对于燃油燃烧也会存在影响，为了实验结果的准确性，则需要对于气体湿度准确把控，现有技术中的模拟实验设备并不具备控制气体湿度的功能，难以在低温、缺氧、负压的环境下进行精准调整气体湿度。
因此，我们提出了一种燃油在高空环境下受热的模拟方法及系统来解决以上问题。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种燃油在高空环境下受热的模拟方法及系统。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种燃油在高空环境下受热的模拟方法，包括构建模拟的高空环境和在模拟的高空环境中对燃油进行受热实验，所述构建模拟的高空环境的步骤包括：
气体组分调试：将空气存储在高压腔体内，根据设定的目标氧浓度计算模拟的高空环境中的氮氧体积比，并通过氧浓度模块进行调试；
温度调试：设定目标气温值，采用制冷模块对高压腔体内部的空气进行快速降温处理至目标气温值，获得低温气体；
湿度调试：将低温气体并输送至预混舱，设定目标湿度值，采用气体湿度模块对低温气体的湿度进行调试至目标湿度值。
风速调试：设定目标风速值，将经过湿度调试后的低温气体以稳定的目标风速值输送至实验舱；
压力调试：设定目标压力值，采用压力模块将实验舱内的压力调试至目标压力值。
作为本发明的进一步优化方案，所述湿度调试的步骤包括：
步骤1：设定目标湿度值，通过湿度传感器检测预混舱内部的湿度值，将湿度传感器检测的湿度值与目标湿度值进行比对，湿度值小于目标湿度值时则需要增加湿度；
步骤2：启动蠕动泵从水源抽取水并输送至雾化器内；
步骤3：通过雾化器将水雾化处理后喷洒在预混舱内，直到湿度传感器所检测的湿度值与目标湿度值一致时停止。
作为本发明的进一步优化方案，所述风速调试的步骤包括：
步骤一：在预混舱与实验舱连接的管路上设置电动调节阀，通过前期仿真模拟，得到某一固定风速下高压腔体的压力与电动调节阀开度关系曲线；
步骤二：设定高压腔体内部的不同压力值以及与其对应的电动调节阀的开度值，进行实验，得到设定条件下的实际风速变化情况；
步骤三：将实际风速与理论风速的数值进行对比，计算在同一压力下风速的偏离值，对电动调节阀的开度参数进行调整；
步骤四：设定高压腔体内部新的压力值以及与其对应的电动调节阀的开度值，进行实验；
步骤五：重复步骤二三四，进行数次标定，即可将低温气体调试至稳定目标风速值。
作为本发明的进一步优化方案，在模拟的的高空环境中对燃油进行受热实验的步骤为：按照设定的燃油运行状态，利用注射泵将燃油注入实验舱中，利用加热模块对燃油进行加热，观察燃油在受热环境中的状态变化。
作为本发明的进一步优化方案，所述燃油运行状态包括滴状、柱状以及喷雾状。
一种燃油在高空环境下受热的模拟系统，包括依次连接的高压腔体、预混舱和实验舱，还包括：
氧浓度模块，用于调试高压腔体内空气的氮氧比；
制冷模块，用于调试高压腔体内空气的温度；
气体湿度模块，用于接收低温气体并输送至预混舱，调试预混舱内空气的湿度；
风速模块，用于调试进入实验舱内空气的稳定风速；
压力模块，用于调试实验舱内的压力；
加热模块，用于对实验舱内的燃油加热；
控制面板，用于对控制氧浓度模块、制冷模块、气体湿度模块、风速模块、压力模块以及加热模块的运行参数进行控制。
作为本发明的进一步优化方案，所述气体湿度模块包括设于预混舱内顶部的雾化器、设于预混舱内底部的湿度传感器、与雾化器输入端连接的水管、与水管输入端连接的蠕动泵、与蠕动泵输入端连接的水箱、用于连接高压腔体和预混舱的第二管道以及设于第二管道上的控制阀；
作为本发明的进一步优化方案，所述湿度传感器与控制面板信号输入端连接，所述蠕动泵和雾化器与控制面板信号输出端连接；
作为本发明的进一步优化方案，所述风速模块包括用于检测高压腔体内部压力的正压压力传感器、用于连接预混舱和实验舱的第一管道、设于第一管道上的电动调节阀以及设于实验舱内部的风速传感器。
作为本发明的进一步优化方案，所述模拟系统还包括注射泵，所述注射泵的输出端延伸至实验舱内，所述实验舱上设有观察窗。
本发明的有益效果在于：
本发明的模拟方法通过在气体输送至实验舱之前对气体的湿度进行调试，且是在气体低温处理后进行湿度调试处理，更贴合高空的环境，可模拟出不同湿度的气体，以便于工作人员在不同实验条件下进行实验，且操作简单便利。
本发明的模拟系统通过在高压腔体和实验舱之间设置气体湿度模块，并将气体湿度模块和控制面板结合使用，便可以根据实验需求精准控制气体的湿度，且预混舱和实验舱相互分离，留有时间令水雾充分扩散，结构设计合理，容易制造。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
图2是本发明的气体湿度模块的结构示意图
图3是本发明的高压腔体及制冷模块的结构示意图。
图4是本发明的实验舱的结构示意图。
图5是本发明的一舱体和二舱体的结构示意图。
图中：1、制冷机组；2、第一管道；201、电动调节阀；3、控制面板；4、注射泵；5、外壳体；51、高压腔体；52、实验舱；521、一舱体；522、二舱体；523、三舱体；6、真空泵；61、抽气管道；7、正压压力传感器；8、氧气进气口；9、氮气进气口；10、氧浓度传感器；11、制冷管道；12、观察窗；13、快开连接件；14、风速传感器；15、控制阀；16、滑轨；17、滑块；18、加热组件；19、热电偶；20负压压力传感器、21、第二管道；22、预混舱；23、水箱；24、蠕动泵；25、水管；26、雾化器；27、湿度传感器。
具体实施方式
下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。
实施例1
如图1-5所示，一种燃油在高空环境下受热的模拟系统，包括依次连接的高压腔体51、预混舱22和实验舱52，还包括：
氧浓度模块，用于调试高压腔体51内空气的氮氧比；
制冷模块，用于调试高压腔体51内空气的温度；
气体湿度模块，用于接收低温气体并输送至预混舱22，调试预混舱22内空气的湿度；
风速模块，用于调试进入实验舱52内空气的稳定风速；
压力模块，用于调试实验舱52内的压力；
加热模块，用于对实验舱52内的燃油加热；
控制面板3，用于对控制氧浓度模块、制冷模块、气体湿度模块、风速模块、压力模块以及加热模块的运行参数进行控制。
进一步的，所述气体湿度模块包括设于预混舱22内顶部的雾化器26、设于预混舱22内底部的湿度传感器27、与雾化器26输入端连接的水管25、与水管25输入端连接的蠕动泵24、与蠕动泵24输入端连接的水箱23、用于连接高压腔体51和预混舱22的第二管道21以及设于第二管道21上的控制阀15；
所述湿度传感器27与控制面板3信号输入端连接，所述蠕动泵24和雾化器26与控制面板3信号输出端连接。
在本实施例中，所述风速模块包括用于检测高压腔体51内部压力的正压压力传感器7、用于连接预混舱22和实验舱52的第一管道2、设于第一管道2上的电动调节阀201以及设于实验舱52内部的风速传感器14。
在本实施例中，第二管道21和高压腔体51连接处以及第一管道2和实验舱52连接处均采用法兰连接，法兰连接密封性好，而且便于拆卸和安装。
在本实施例中，所述模拟系统还包括注射泵4，所述注射泵4的输出端延伸至实验舱52内，所述实验舱52上设有观察窗12，工作人员通过观察窗12可以观察到实验舱52内燃油受热的实验情况
需要说明的是，通过注射泵4的内部程序设定，燃油的运行状态可以设置为滴状、柱状或喷雾状，在进行实验的时候可以根据每次实验的需求通过注射泵4进行选择燃油进入实验舱52中的运行状态。
在本实施例中，所述氧浓度模块包括设于高压腔体51上的氧气进气口8、设于高压腔体51上的氮气进气口9、用于检测高压腔体51内部氧浓度的氧浓度传感器10，氧浓度传感器10检测的数据显示在控制面板3上，工作人员根据显示在控制面板3上的数据允许氧气或氮气进入高压腔体51内，直到达到实验所需氧浓度停止。
在本实施例中，所述制冷模块包括制冷机组1以及与制冷机组1连接形成循环回路的制冷管道11，所述制冷管道11延伸至高压腔体51内部的部分设置为盘管形状，通过制冷模块对高压腔体51内部的气体进行降温处理，直到达到实验所需温度停止，盘管形状的设计目的是增大与空气的接触面，缩短时间，提高效率。
在本实施例中，所述压力模块包括真空泵6、连接真空泵6和实验舱52的抽气管道61以及用于检测实验舱52内部压力的负压压力传感器20，真空泵6工作通过抽气管道61抽取气体，负压压力传感器20所检测的数据显示在控制面板3上，工作人员根据显示在控制面板3上的数据进行调整真空泵6的工作强度，直到达到实验所需压力停止。
在本实施例中，所述加热模块包括设置在实验舱52内部的加热组件18以及用于检测加热温度的热电偶19，通过加热组件18对进入实验舱52内部的燃油进行加热，模拟燃油在高空环境中受热情况，热电偶19所检测的数据显示在控制面板3上，便于工作人员观察以及做出应对措施。
在本实施例中，所述实验舱52由一舱体521、二舱体522以及三舱体523依次连接而成，相互之间的连接方式采用快开连接件13连接，可分离式的三段式结构，在填料或更换实验物料的时候更加便利，采用快开连接件13连接，可以实现快速拆卸和安装的功能，以便于工作人员进行填料或更换实验物料。
在本实施例中，所述高压腔体51外围覆盖有外壳体5，通过外壳体5对高压腔体51形成保护。
在本实施例中，所述一舱体521固定连接在外壳体5顶部，所述外壳体5顶部铺设有滑轨16，所述二舱体522和三舱体523上均连接有滑块17用于与滑轨16滑动连接，滑块17与二舱体522连接起到支撑二舱体522的作用，与二舱体522连接的滑块17又与滑轨16滑动连接，在一舱体521和二舱体522连接处的快开连接件13打开时，一舱体521和二舱体522解除固定关系，移动与二舱体522连接的滑块17便可以带动二舱体522在滑轨16上移动，便于工作人员填料或更换实验物料，移动三舱体523的原理与移动二舱体522的原理相同，此处便不再赘述。
实施方式具体为：低温气体通过第二管道21输送至预混舱22内部，湿度传感器27是用于检测预混舱22内部的气体湿度的，预混舱22所检测的数据会显示在控制面板3上，工作人员通过控制面板3了解到湿度数据，然后根据试验需求的设定目标数值，通过控制面板3控制蠕动泵24和雾化器26启动，蠕动泵24工作可抽取存储在水箱23内部的水，然后通过水管25将水输送至雾化器26，雾化器26工作会将水雾化处理，雾化处理后的水散落在预混舱22内部，湿度传感器27所检测的湿度值会和目标数值进行比对，当湿度传感器27所检测的湿度值在目标数值范围内，控制面板3控制蠕动泵24和雾化器26关闭，本发明的模拟系统通过在高压腔体51和实验舱52之间设置气体湿度模块，并将气体湿度模块和控制面板3结合使用，便可以根据实验需求精准控制气体的湿度，且预混舱22和实验舱52相互分离，留有时间令水雾充分扩散，结构设计合理，容易制造。
实施例2
一种燃油在高空环境下受热的模拟方法，包括构建模拟的高空环境和在模拟的高空环境中对燃油进行受热实验，所述构建模拟的高空环境的步骤包括：
气体组分调试：将空气存储在高压腔体51内，根据设定的目标氧浓度计算模拟的高空环境中的氮氧体积比，并通过氧浓度模块进行调试；
温度调试：将低温气体并输送至预混舱22，设定目标气温值，采用制冷模块对高压腔体51内部的空气进行快速降温处理至目标气温值，获得低温气体；
湿度调试：接收低温气体并输送至预混舱22，设定目标湿度值，采用气体湿度模块对低温气体的湿度进行调试至目标湿度值。
在本实施例中，所述湿度调试的步骤包括：
步骤1：设定目标湿度值，通过湿度传感器检测预混舱22内部的湿度值，将湿度传感器27检测的湿度值与目标湿度值进行比对，湿度传感器27检测的湿度值小于目标湿度值时则需要增加湿度；
步骤2：启动蠕动泵24从水源抽取水并输送至雾化器26内；
步骤3：通过雾化器26将水雾化处理后喷洒在预混舱22内，直到湿度传感器27所检测的湿度值与目标湿度值一致时停止。
风速调试：设定目标风速值，将经过湿度调试后的低温气体以稳定的目标风速值输送至实验舱52；
在本实施例中，所述风速调试的步骤包括：
步骤一：在预混舱22与实验舱52连接的管路上设置电动调节阀201，通过前期仿真模拟，得到某一固定风速下高压腔体51的压力与电动调节阀201开度关系曲线；
步骤二：设定高压腔体51内部的不同压力值以及与其对应的电动调节阀201的开度值，进行实验，得到设定条件下的实际风速变化情况；
步骤三：将实际风速与理论风速的数值进行对比，计算在同一压力下风速的偏离值，对电动调节阀201的开度参数进行调整；
步骤四：设定高压腔体51内部新的压力值以及与其对应的电动调节阀201的开度值，进行实验；
步骤五：重复步骤二三四，进行数次标定，即可将低温气体调试至稳定目标风速值
压力调试：设定目标压力值，采用压力模块将实验舱52内的压力调试至目标压力值。
在本实施例中，在模拟的高空环境中对燃油进行受热实验的步骤为：按照设定的燃油运行状态，利用注射泵4将燃油注入实验舱52中，利用加热模块对燃油进行加热，观察燃油在受热环境中的状态变化。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种燃油在高空环境下受热的模拟方法，其特征在于，包括构建模拟的高空环境和在模拟的高空环境中对燃油进行受热实验，所述构建模拟的高空环境的步骤包括：
气体组分调试：将空气存储在高压腔体内，根据设定的目标氧浓度计算模拟的高空环境中的氮氧体积比，并通过氧浓度模块进行调试；
温度调试：设定目标气温值，采用制冷模块对高压腔体内部的空气进行快速降温处理至目标气温值，获得低温气体；
湿度调试：将低温气体并输送至预混舱，设定目标湿度值，采用气体湿度模块对低温气体的湿度进行调试至目标湿度值；
所述湿度调试的步骤包括：
步骤1：设定目标湿度值，通过湿度传感器检测预混舱内部的湿度值，将湿度传感器检测的湿度值与目标湿度值进行比对，湿度值小于目标湿度值时则需要增加湿度；
步骤2：启动蠕动泵从水源抽取水并输送至雾化器内；
步骤3：通过雾化器将水雾化处理后喷洒在预混舱内，直到湿度传感器所检测的湿度值与目标湿度值一致时停止；
风速调试：设定目标风速值，将经过湿度调试后的低温气体以稳定的目标风速值输送至实验舱；
所述风速调试的步骤包括：
步骤一：在预混舱与实验舱连接的管路上设置电动调节阀，通过前期仿真模拟，得到某一固定风速下高压腔体的压力与电动调节阀开度关系曲线；
步骤二：设定高压腔体内部的不同压力值以及与其对应的电动调节阀的开度值，进行实验，得到设定条件下的实际风速变化情况；
步骤三：将实际风速与理论风速的数值进行对比，计算在同一压力下风速的偏离值，对电动调节阀的开度参数进行调整；
步骤四：设定高压腔体内部新的压力值以及与其对应的电动调节阀的开度值，进行实验；
步骤五：重复步骤二三四，进行数次标定，即可将低温气体调试至稳定目标风速值；
压力调试：设定目标压力值，采用压力模块将实验舱内的压力调试至目标压力值；
在模拟的高空环境中对燃油进行受热实验的步骤为：按照设定的燃油运行状态，利用注射泵将燃油注入实验舱中，利用加热模块对燃油进行加热，观察燃油在受热环境中的状态变化。
2.根据权利要求1所述的一种方法，其特征在于：所述燃油运行状态包括滴状、柱状以及喷雾状。
3.一种适用于权利要求1-2任一所述方法的燃油在高空环境下受热的模拟系统，其特征在于：包括依次连接的高压腔体（51）、预混舱（22）和实验舱（52），还包括：
氧浓度模块，用于调试高压腔体（51）内空气的氮氧比；
制冷模块，用于调试高压腔体（51）内空气的温度；
气体湿度模块，用于接收低温气体并输送至预混舱（22），调试预混舱（22）内空气的湿度；
风速模块，用于调试进入实验舱（52）内空气的稳定风速；
压力模块，用于调试实验舱（52）内的压力；
加热模块，用于对实验舱（52）内的燃油加热；
控制面板（3），用于对控制氧浓度模块、制冷模块、气体湿度模块、风速模块、压力模块以及加热模块的运行参数进行控制。
4.根据权利要求3所述的一种燃油在高空环境下受热的模拟系统，其特征在于：所述气体湿度模块包括设于预混舱（22）内顶部的雾化器（26）、设于预混舱（22）内底部的湿度传感器（27）、与雾化器（26）输入端连接的水管（25）、与水管（25）输入端连接的蠕动泵（24）、与蠕动泵（24）输入端连接的水箱（23）、用于连接高压腔体（51）和预混舱（22）的第二管道（21）以及设于第二管道（21）上的控制阀（15）；
所述湿度传感器（27）与控制面板（3）信号输入端连接，所述蠕动泵（24）和雾化器（26）与控制面板（3）信号输出端连接。
5.根据权利要求3所述的一种燃油在高空环境下受热的模拟系统，其特征在于：所述风速模块包括用于检测高压腔体（51）内部压力的正压压力传感器（7）、用于连接预混舱（22）和实验舱（52）的第一管道（2）、设于第一管道（2）上的电动调节阀（201）以及设于实验舱（52）内部的风速传感器（14）。
6.根据权利要求3所述的一种燃油在高空环境下受热的模拟系统，其特征在于：所述模拟系统还包括注射泵（4），所述注射泵（4）的输出端延伸至实验舱（52）内，所述实验舱（52）上设有观察窗（12）。
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Citations (9)
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- 2022-03-23 CN CN202210290230.0A patent/CN114646483B/zh active Active
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| CN114646483A (zh) | 2022-06-21 |
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