CN115389204A - 一种爆轰波胞格结构采集和处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于提供一种爆轰波胞格结构采集和处理方法，包括如下步骤：使用煤油灯熏制烟膜薄片；在起爆管上设置点火器、混合气罐、压力表、扰流器、真空泵、熏制好的烟膜薄片、烟膜挡板和密封法兰；向起爆管内充入预混合气，点火器触发起爆实验；对烟膜薄片进行冲水处理；对烟膜薄片进行湿脱脂棉擦拭处理；监测爆轰波结构，测量胞格尺寸λ。本发明在保证不同组分混合气都能在起爆管内采集到爆轰波的基础上，有效地预防了烟膜薄片的移动和形变问题，可以清晰地采集到爆轰波的胞格结构，精准测量胞格尺寸λ，为爆轰发动机设计提供准确可靠的实验数据。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种实验方法，具体地说是爆轰发动机实验方法。
背景技术
爆轰发动机具有熵增低、热力循环效率高、比冲大等优点，成为当今世界研究热点。当爆轰发动机内形成稳定爆轰燃烧后，爆轰波可以通过复杂的三维结构进行自持传播，这种复杂的三维结构就是胞格。胞格尺寸λ是混合气体的重要特征参数之一，是判断混合气的爆轰敏感度的标准。同时，爆轰发动机的临界尺寸、爆轰波传播时的其他动力参数、爆炸极限和临界直接起爆能量都可以通过联立胞格尺寸λ得到。所以清晰地采集爆轰波稳定传播时的胞格结构和精准地测量胞格尺寸λ对爆轰发动机的设计至关重要。
通常采用烟膜法采集爆轰波的胞格结构，即在聚脂薄膜上熏制细小的炭粒等燃烧产物，当爆轰波扫掠薄膜时，薄膜就会采集到鱼鳞状的胞格结构。但因为聚酯薄膜的耐热性低，爆轰燃烧时的产生的高温会对造成薄膜形变，从而影响爆轰波的胞格结构的观测，甚至薄膜在熏制和实验过程中很可能会受到毁坏。
发明内容
本发明的目的在于提供能够有效、清晰、准确地采集并测量爆轰波的一种爆轰波胞格结构采集和处理方法。
本发明的目的是这样实现的：
本发明一种爆轰波胞格结构采集和处理方法，其特征是：
(1)使用煤油灯熏制烟膜薄片；
(2)在起爆管上设置点火器、混合气罐、压力表、扰流器、真空泵、熏制好的烟膜薄片、烟膜挡板和密封法兰；
(3)向起爆管内充入预混合气，点火器触发起爆实验；
(4)对烟膜薄片进行冲水处理；
(5)对烟膜薄片进行湿脱脂棉擦拭处理；
(6)监测爆轰波结构，测量胞格尺寸λ。
本发明还可以包括：
1、步骤(1)中，烟膜薄选用304钢，厚度为1mm，熏制烟膜薄片的过程中不断来回移动烟膜薄片，确保煤油燃烧后的颗粒均匀吸附在烟膜薄片表面，烟膜薄片与火焰锋面的距离保持在200-300mm，熏制时间为10-15分钟。
2、步骤(2)中，在起爆管上连接点火器和压力表，混合气罐通过燃料氧化剂混合气通路连通起爆管，真空泵通过通道连通起爆管，扰流片和扰流片固定柱组成扰流器，根据不同组分混合气的特性调节扰流器的阻塞比和间距，熏制好的烟膜薄片由最后一个扰流片、两个扰流片固定柱和烟膜挡板固定在爆轰管的尾端，使烟膜薄片紧贴在起爆管的内壁面，随后在起爆器尾部安装密封薄膜和密封法兰。
3、步骤(3)中，使用真空泵从通路抽取起爆器内空气，使之保持真空状态，然后通过燃料氧化剂混合气通路喷入已经提前预混好的燃料和氧化剂的混合气体，静止后，通过点火器触发实验。
4、步骤(4)中，从烟膜薄片靠近障碍物的一侧向靠近起爆器出口的一侧即顺着爆轰波的传播方向进行冲水处理，冲洗烟膜薄片时，冲洗时间在10-15秒，防止在后续的处理中大颗粒烟灰破坏爆轰波结构。
5、步骤(5)中，顺着爆轰波的传播方向通过湿脱脂棉处理，使用湿脱脂棉擦拭烟膜薄片表面，擦拭3～5次，除去烟膜薄片表面附着的多于残留颗粒。
6、步骤(6)中，在测量胞格尺寸λ时，选取烟膜薄片中间区域，测量5～10个胞格，取平均值作为胞格尺寸λ。
本发明的优势在于：本发明在保证不同组分混合气都能在起爆管内采集到爆轰波的基础上，有效地预防了烟膜薄片的移动和形变问题，可以清晰地采集到爆轰波的胞格结构，精准测量胞格尺寸λ，为爆轰发动机设计提供准确可靠的实验数据。
附图说明
图1为本发明的流程；
图2为本发明起爆器的主视剖面图；
图3为起爆器的L和R方向断面图。
具体实施方式
下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：
结合图1-3，图1示出本发明实施例的一种爆轰波胞格结构采集和处理方法的流程图，图2示出图1流程中涉及到的实验装置，包括：起爆管1、点火器2、燃料氧化剂混合气通路3、压力表4、扰流片5、通路6、烟膜薄片7、密封薄膜8、烟膜挡板9、密封法兰10。
当本发明气爆轰波胞格采集和处理开始工作时：
步骤一，使用煤油灯熏制烟膜薄片7。烟膜薄片用304钢，厚度1mm。需要说明的是，烟膜熏制过程中不断缓慢地来回移动烟膜薄片7，烟膜薄片7与火焰锋面的距离保持在200-300mm，熏制时间为10-15分钟，以确保烟膜均匀附着且厚度适中，有利于爆轰波的采集。
步骤二，在起爆管1上连接点火器2和压力表4，通道3连接混合气罐，通道6连接真空泵，扰流器由扰流片5和扰流片固定柱11组成，可根据不同组分混合气的特性调节扰流器的阻塞比和间距，形成最优扰流器组合，促进爆轰波更快形成并在起爆管内稳定传播。熏制好的烟膜薄片7由最后一个扰流片5，两个扰流片固定柱11和烟膜挡板9固定在爆轰管的尾端，使用这种设计可以使烟膜薄片7紧贴在爆轰管的内壁面，避免了爆轰过程对烟膜薄片7的干扰问题。随后安装密封薄膜8和密封法兰10，确保起爆器内密封性良好。
步骤三，使用真空泵从通路6，抽取起爆器内空气，使之保持真空状态，然后通过混合气3通路喷入已经提前预混好的燃料和氧化剂的混合气体。静止一段时间后，通过点火器2触发实验。
步骤四，起爆实验后，取出烟膜薄片7，由于烟膜薄片7上附有大量残留的颗粒，影响胞格尺寸λ的测量，所以需要对烟膜薄片7进行处理以精准地测量胞格尺寸λ。用清水从烟膜薄片7靠近障碍物一侧向靠近起爆器出口轻轻冲洗(即顺着爆轰波的传播方向)，冲洗时间在10-15秒，这样可以把烟膜薄片表面附着的大颗粒烟灰冲掉，防止在后续的处理中大颗粒烟灰破坏胞格结构。
步骤五，使用湿脱脂棉在烟膜薄片7上顺着爆轰波的传播方向侧轻轻地擦拭烟膜薄片7表面，擦拭3～5次，除去烟膜薄片表面附着的多于残留颗粒。
步骤六，测量胞格尺寸λ，经以上处理后的烟膜薄片7就显示出鱼鳞状的胞格结构。需要注意，在测量胞格尺寸λ时，应测量如图烟膜薄片7的中间区域，不测量扰流器片附近的胞格，因为扰流器片附近的胞格会因为扰流器对爆轰波传播的影响而发生变化，从而不能真实地反应出胞格尺寸λ。测量5～10个胞格，取平均值作为胞格尺寸λ。
从上文可知，本发明公开了一种爆轰波胞格结构采集和处理方法，根据本发明的实施例的爆轰波胞格采集和处理方法可以采集不同组分预混合气的爆轰波，有效地预防了烟膜薄片的移动和形变问题，并且通过对烟膜薄片进行冲水处理和湿脱脂棉处理的方法，可以清晰地采集到爆轰波的胞格结构，精准测量胞格尺寸λ，为爆轰发动机设计提供准确可靠的实验数据。
Claims (7)
1.一种爆轰波胞格结构采集和处理方法，其特征是：
(1)使用煤油灯熏制烟膜薄片；
(2)在起爆管上设置点火器、混合气罐、压力表、扰流器、真空泵、熏制好的烟膜薄片、烟膜挡板和密封法兰；
(3)向起爆管内充入预混合气，点火器触发起爆实验；
(4)对烟膜薄片进行冲水处理；
(5)对烟膜薄片进行湿脱脂棉擦拭处理；
(6)监测爆轰波结构，测量胞格尺寸λ。
2.根据权利要求1所述的一种爆轰波胞格结构采集和处理方法，其特征是：步骤(1)中，烟膜薄选用304钢，厚度为1mm，熏制烟膜薄片的过程中不断来回移动烟膜薄片，确保煤油燃烧后的颗粒均匀吸附在烟膜薄片表面，烟膜薄片与火焰锋面的距离保持在200-300mm，熏制时间为10-15分钟。
3.根据权利要求1所述的一种爆轰波胞格结构采集和处理方法，其特征是：步骤(2)中，在起爆管上连接点火器和压力表，混合气罐通过燃料氧化剂混合气通路连通起爆管，真空泵通过通道连通起爆管，扰流片和扰流片固定柱组成扰流器，根据不同组分混合气的特性调节扰流器的阻塞比和间距，熏制好的烟膜薄片由最后一个扰流片、两个扰流片固定柱和烟膜挡板固定在爆轰管的尾端，使烟膜薄片紧贴在起爆管的内壁面，随后在起爆器尾部安装密封薄膜和密封法兰。
4.根据权利要求1所述的一种爆轰波胞格结构采集和处理方法，其特征是：步骤(3)中，使用真空泵从通路抽取起爆器内空气，使之保持真空状态，然后通过燃料氧化剂混合气通路喷入已经提前预混好的燃料和氧化剂的混合气体，静止后，通过点火器触发实验。
5.根据权利要求1所述的一种爆轰波胞格结构采集和处理方法，其特征是：步骤(4)中，从烟膜薄片靠近障碍物的一侧向靠近起爆器出口的一侧即顺着爆轰波的传播方向进行冲水处理，冲洗烟膜薄片时，冲洗时间在10-15秒，防止在后续的处理中大颗粒烟灰破坏爆轰波结构。
6.根据权利要求1所述的一种爆轰波胞格结构采集和处理方法，其特征是：步骤(5)中，顺着爆轰波的传播方向通过湿脱脂棉处理，使用湿脱脂棉擦拭烟膜薄片表面，擦拭3～5次，除去烟膜薄片表面附着的多于残留颗粒。
7.根据权利要求1所述的一种爆轰波胞格结构采集和处理方法，其特征是：步骤(6)中，在测量胞格尺寸λ时，选取烟膜薄片中间区域，测量5～10个胞格，取平均值作为胞格尺寸λ。
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