CN116164975A - 一种适用多维光学测量的多旋流燃烧装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种燃烧室系统，具体涉及一种适用多维光学测量的多旋流燃烧装置，包括相互连通的进气腔体和燃烧室总成以及朝向燃烧室总成设置的光学组件；所述的进气腔体于壁面设有燃料转接孔和气路转接孔；所述的燃烧室总成包括依次连通的整流道、燃料流道、燃烧腔和排气腔体。与现有技术相比，本发明解决现有技术中难以进行宽海拔条件下点火联焰过程的光学成像问题，本发明的燃烧装置成功模拟了真实航空发动机燃烧室的主要流场特征，可以进行多旋流点火联焰机理研究，进而可为航空发动机的设计优化提供技术支撑。

Description

一种适用多维光学测量的多旋流燃烧装置

技术领域

本发明涉及一种燃烧室系统，具体涉及一种适用多维光学测量的多旋流燃烧装置。

背景技术

航空发动机可以认为是飞机的心脏，其对于飞机的重要性不言而喻。

航空发动机存在高空点火困难问题，主要是由于高空空气稀薄、气压低、温度低、燃油雾化质量差等原因造成的。若发动机在高空熄火，则一般需要降低飞行高度，重新点火后再次升空，此举将极大地危及飞行安全。因而，无论对于何种类型的航空发动机均存在高空点火包线需要拓宽的重大需求，以提高高空飞行的安全性。

为开展高空点熄火技术研究，需搭建与实际情形相符的低温低压(-50℃、0.4bar)燃烧室系统，以模拟发动机高空再点火的气动热力环境。然而，前期多数针对点火过程的研究，均局限于在单头部燃烧室中开展，对于完整的环形燃烧室点火联焰全过程的研究是不充分的。

在之前有关研究中已公开的多旋流燃烧装置中，其多数的设计特征主要包括进气混合腔体、燃烧室、光学视窗等，以及相关辅助装置包括进气系统、供油系统和排气系统等，这类多头部燃烧装置通常仅适用于常温常压来流条件下工作。另外，燃烧装置及其配套组件的结构比较复杂，较难实现精密光学成像测量，并且更难以进行多物理量、多维同步光学测量研究。

因此，需要设计一种可用于真实模拟、研究环形燃烧室点火联焰全过程的燃烧装置。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题至少其一而提供一种适用多维光学测量的多旋流燃烧装置，解决了现有技术中难以进行宽海拔条件下点火联焰过程的光学成像问题，本发明的燃烧装置成功模拟了真实航空发动机燃烧室的主要流场特征，可以进行多旋流点火联焰机理研究，进而可为航空发动机的设计优化提供技术支撑。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种适用多维光学测量的多旋流燃烧装置，包括相互连通的进气腔体和燃烧室总成以及朝向燃烧室总成设置的光学组件；

所述的进气腔体于壁面设有燃料转接孔和气路转接孔；

所述的燃烧室总成包括依次连通的整流道、燃烧腔和排气腔体；

所述的整流道可以设置有多组，彼此平行的设置于进气腔体内部，由燃料流道和空气流道组成；所述的燃料流道一端通过转接接头连接燃料转接孔，另一端通过压力雾化喷嘴连通燃烧腔；所述的空气流道一端与进气腔体连通，另一端与燃烧腔连通，空气流道内沿气流方向依次设置整流器、旋流器和钝体；

所述的燃烧腔内设有旋流喷雾底板、内侧壁玻璃和玻璃卡槽；所述的旋流喷雾底板设置于燃烧腔内的上游位置，所述的整流道穿过旋流喷雾底板，并间隔布置于燃烧腔的上游；所述的玻璃卡槽设置于旋流喷雾底板对侧，所述的内侧壁玻璃贴合旋流喷雾底板侧边并卡接于玻璃卡槽内，所述的玻璃卡槽设有若干槽位；所述的燃烧腔的侧壁中，设置一个壁面为点火侧面板，设置至少两个壁面为外侧壁玻璃所述的点火侧面板上开设有点火器安装孔，点火器装配于点火器安装孔内；

所述的排气腔体于壁面设有尾气排出孔，排气腔体内位于燃烧腔下游的壁面设置为下游底壁玻璃；

内侧壁玻璃、外侧壁玻璃和下游底壁玻璃均为光学玻璃；

所述的光学组件透过光学玻璃朝向燃烧腔内部设置。

优选地，所述的燃烧室总成还包括支撑框架，所述的支撑框架连接于旋流喷雾底板上并朝向进气腔体的内部设置，所述的支撑框架贴合于进气腔体内侧壁以支撑进气腔体。

优选地，所述的点火侧面板上开设有若干点火器安装孔，分别设置于距离压力雾化喷嘴1倍、2倍、3倍和4倍钝体直径处的任意的多个位置，可通过比较各位置处点火成功概率以及点火联焰速度，可以实现点火位置和点火能量的优化。

优选地，所述的进气腔体表面还设有测量孔，所述的测量孔内可设置温度传感器，用于监测进气腔体内空气的温度。

优选地，所述的多旋流燃烧装置还包括位移台，所述的位移台包括Z轴位移臂、X轴位移臂和转接板；所述的X轴位移臂上设有沿X轴方向延伸的X向滑轨，所述的Z轴位移臂上设有沿Z轴方向延伸的Z向滑轨，所述的Z轴位移臂滑动连接于X轴位移臂的X向滑轨内，所述的转接板滑动连接于Z轴位移臂的Z向滑轨内；所述的转接板承托燃烧室总成。

进一步优选地，所述的位移台中，X轴位移臂与Z轴位移臂均采用伺服电机进行精准驱动，可以快速完成燃烧室总成与光学组件之间的空间位置匹配，也能够实现流场内不同截面处的多物理量测量，进而帮助重建燃烧腔内的三维燃烧场。

优选地，所述的整流道为同心圆柱体结构，燃料流道位于内侧，空气流道包裹于外侧。

优选地，所述的整流器为充填于空气流道内的环状金属泡沫铜。

优选地，所述的燃料流道的上游通过设置于进气腔体内的限位板实现限位。

优选地，所述的排气腔体内壁设置为夹层结构，夹层内设置有冷却液流道，所述的排气腔体表面开设有冷却液连通口，所述的冷却液连通口与冷却液流道连通。

优选地，所述的进气腔体与燃烧腔之间以及燃烧腔与排气腔体之间依次通过法兰连接，并且在连接处设置密封垫片实现密封。

优选地，所述的光学组件包括但不限于高频光学相机和激光器，其中高频光学相机进一步可优选为带像增强器的高速CMOS相机。光学组件可分别由燃烧室总成中设置为光学玻璃的多个侧壁由三个方向进行光学测量，配套组件结构简单，能够同步进行多物理量、多维光学成像，更有利于理解点火联焰过程中的三维非定常瞬态过程。

优选地，所述的多旋流燃烧装置可配备控制器以进一步实现自动触发，如可通过上位机作为控制器与点火器、高频光学相机和激光器分别电连接，通过上位机控制点火器、高频相机以及激光器三者之间的触发时序，完成远程控制和自动点火、记录。

本发明的工作原理为：

本发明所述的燃烧装置，首先通过进气腔体壁面上的燃料转接孔与气路转接孔，燃料和空气分别经过外部的质量流量控制计进入进气腔体的整流道内；随后，空气和燃料分别通过空气流道和燃料流道进入燃烧腔内，通过燃烧腔内点火侧面板上装配的点火器，对点火器附近的油气混合物进行放电，完成点火，燃烧产生的尾气进入排气腔体，由尾气排出孔排出装置。

点火及联焰过程中，可通过已进行标定设置后的光学组件，由燃烧室总成的正面、侧面以及底面进行点火联焰过程的多物理量、多维光学测量。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明针对真实航空发动机的高空再点火以及联焰过程研究提出了一种具有真实航空发动机燃烧室的主要流场特征，既可用于高海拔条件下，又适用于地面条件下，多物理量、多维同步光学成像的多旋流点火联焰基础燃烧装置，解决了现有技术中难以进行高海拔条件下点火联焰过程光学成像的问题，可为航空发动机的设计优化提供技术支撑，也是航空发动机先进燃烧技术研究的关键之一。

(1)该多旋流燃烧装置通过设置于进气腔体内支撑框架的有效支撑以及燃烧腔的双层腔体设计，可进行高海拔条件下的点火试验，能够在保证结构强度的基础上，满足低压0.2bar和低温223K的测试极限；该多旋流燃烧装置可应用于宽海拔(地面至高空10km处)条件下的点火试验和优化；

(2)点火侧面板上设置了多个不同的点火器安装位置，包括中间喷嘴的下游1、2、3和4倍钝体直径处，以及相邻两个喷嘴中间的下游1、2、3和4倍钝体直径处，通过比较各位置处点火成功概率以及点火联焰速度，可以实现点火位置和点火能量的优化；此外，于侧面喷嘴下游1和4倍钝体直径处设置的点火器安装孔的目的是延长火焰沿周长传播的距离，能够更准确地捕捉点火联焰的周向传播特征；

(3)该多旋流燃烧装置可利用正面、侧面以及底面三个角度进行光学成像，通过多物理量的三维同步光学成像，能够很好地捕捉点火联焰过程中的三维非定常现象；

(4)燃烧腔内可通过调节内侧壁玻璃于玻璃卡槽内的卡接位置实现不同壁面间距条件下的点火试验；可通过调整多个整流道之间的间隔距离以实现不同头部间距条件下的点火试验，最终实现不同腔体受限条件下的喷雾燃烧点火联焰实验研究；

(5)该多旋流燃烧装置可借助高精度伺服电机位移台，实现X和Z两轴的空间移动，能够快速高效的完成燃烧室总成与光学组件之间的空间位置匹配，也能够实现流场内不同截面处的多物理量测量，进而帮助重建燃烧腔内的三维燃烧场。

(6)本多旋流燃烧装置的燃料流道中可通过液态燃料和气态燃料，如燃油等液体燃料、甲烷和氢气等可燃性气体，因而该燃烧装置除可对航空煤油、生物燃料等现有常规航空发动机燃料进行测试和模拟，还可对可能作为燃料的其他油料以及可燃性气体进行贴近实际条件的测试和模拟，为航空发动机开发、寻找新燃料提供有效辅助。

附图说明

图1为本发明的多旋流燃烧装置的结构示意图；

图2为进气腔体的结构示意图；

图3为燃烧室总成的结构示意图；

图4为燃烧室总成的剖视结构示意图；

图5为位移台的结构示意图；

图6为一种点火侧面板的结构示意图；

图7为另一种点火侧面板的结构示意图；

图中：1-进气腔体；2-位移台；3-燃烧室总成；4-燃料转接孔；5-测量孔；6-气路转接孔；7-支撑框架；8-整流道；9-压力雾化喷嘴；10-旋流喷雾底板；11-燃烧腔；12-内侧壁玻璃；13-冷却液连通口；14-尾气排出孔；15-下游底壁玻璃；16-排气腔体；17-Z轴位移臂；18-X轴位移臂；19-转接板；20-点火侧面板；21-高频光学相机；22-第一点火器安装孔；23-第二点火器安装孔；24-第三点火器安装孔；25-第四点火器安装孔；26-第五点火器安装孔；27-第六点火器安装孔；28-第七点火器安装孔；29-第八点火器安装孔；30-第九点火器安装孔；31-第十点火器安装孔；32-整流器；33-进油孔；34-限位板；35-转接接头；36-燃料流道；37-空气流道；38-旋流器；39-进气孔；40-钝体；41-玻璃夹具；42-外侧壁玻璃；43-玻璃卡槽；44-冷却液流道；45-下游底壁密封垫片；46-下游底壁盖板；47-燃烧腔下游聚四氟密封垫片；48-进气腔体盖板橡胶密封垫片；49-进气腔体盖板；50-进气腔体下游橡胶密封垫片。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

一种适用多维光学测量的多旋流燃烧装置，如图1-7所示，包括相互连通的进气腔体1和燃烧室总成3以及朝向燃烧室总成3设置的光学组件；

所述的进气腔体1于壁面设有燃料转接孔4和气路转接孔6；

所述的燃烧室总成3包括依次连通的整流道8、燃烧腔11和排气腔体16；

所述的整流道8设有多组，彼此平行的设置于进气腔体1内部，由燃料流道36和空气流道37组成；所述的燃料流道36一端通过转接接头35连接燃料转接孔4，另一端通过压力雾化喷嘴9连通燃烧腔11；所述的空气流道37一端与进气腔体1连通，另一端与燃烧腔11连通，空气流道37内沿气流方向依次设置整流器32、旋流器38和钝体40；

所述的燃烧腔11内设有旋流喷雾底板10、内侧壁玻璃12和玻璃卡槽43；所述的旋流喷雾底板10设置于燃烧腔11内的上游位置，所述的整流道8穿过旋流喷雾底板10，间隔布置于燃烧腔11的上游；所述的玻璃卡槽43设置于旋流喷雾底板10对侧(即燃烧腔11的下游位置)，所述的内侧壁玻璃12贴合旋流喷雾底板10侧边并卡接于玻璃卡槽43内，所述的玻璃卡槽43设有若干槽位；所述的燃烧腔11的侧壁中，设置一个壁面为点火侧面板20，设置至少两个壁面为外侧壁玻璃42；所述的点火侧面板20上开设有点火器安装孔，点火器装配于点火器安装孔内；

所述的排气腔体16于壁面设有尾气排出孔14，排气腔体16内位于燃烧腔11下游的侧面设置为下游底壁玻璃15；

内侧壁玻璃12、外侧壁玻璃42和下游底壁玻璃15均为光学玻璃；

所述的光学组件朝向燃烧腔11内部设置。

更具体地，本实施例中：

如图1所示，该多旋流燃烧装置主体包括进气腔体1、位移台2、燃烧室总成3以及光学组件；其中进气腔体1与燃烧室总成3相互连通且进气腔体1位于燃烧室总成3的上游，位移台2位于燃烧室总成3的下方，光学组件朝向燃烧室总成3设置。

进气腔体1整体为一空心壳体，一端通过法兰盘与进气腔体1盖板相固定，并在连接位置处通过进气腔体盖板橡胶密封垫片48密封，另一端外部通过法兰盘与燃烧室总成3(具体为其中的燃烧腔11上端)法兰连接，并在连接位置处进气腔体下游橡胶密封垫片50实现密封，进气腔体1的内部与燃烧室总成3，通过整流道8相连通。

进气腔体1的壁面分别设置有燃料转接孔4(由进气腔体1内侧看即为进油孔33)、测量孔5和气路转接孔6(由进气腔体1内侧看即为进气孔39)，如图2所示，其中燃料转接孔4与外部燃料供应管路相连接，气路转接孔6与外部供气管路相连接，测量孔5内部分布有温度传感器，可对进气腔体1内的空气温度进行监测。

燃烧室总成3又可分为支撑框架7、整流道8、燃烧腔11和排气腔体16，其中整流道8、燃烧腔11和排气腔体16依次连通，如图3所示。

支撑框架7固定于燃烧腔11的外侧，且位于进气腔体1内部；支撑框架7紧贴进气腔体1的内侧壁，可优选使用图3中所示出的多支撑柱与多横梁相交的结构，使得在进行低压测试时能够有效支撑进气腔体1，避免发生结构破坏和塌陷。通过采取支撑框架7，当下游真空泵工作后，进气腔体1内部呈现“负压”状态，进气腔体1壁面将产生形变，此时支撑框架7将与形变后的进气腔体1内壁紧密结合，能够保证进气腔体1在可控的形变范围内，经测试，其低压极限能接近0.2bar，满足设计需求。

本实施例中的整流道8共设有3根，形成三旋流的燃烧装置，如图4，整流道8相互平行且间隔的设置于进气腔体1内部，其下游伸入燃烧腔11并装配于旋流喷雾底板10上(可采取螺钉连接，同时采用橡胶O型垫圈进行密封)；在其他实施例中，根据需要模拟的数量和需求，可增减整流道8设置的数量和间距。整流道8呈同心圆柱体结构，内侧为通过燃料的燃料流道36，外侧环绕包裹的是通过空气的空气流道37；燃料流道36一端通过转接接头35于燃料转接孔4相连，外部的供油管路通过燃料转接孔4向燃料流道36内供油，供油管路上设计一质量流量计以控制流量，燃料流道36的另一端为压力雾化喷嘴9，伸入燃烧腔11内；空气流道37一端直接与进气腔体1相连通，另一端直连燃烧腔11内，空气流道37内部沿气流流动的方向依次设置有整流器32、旋流器38以及钝体40，整流器32由环状的金属泡沫铜形成，旋流器38设计为45°(由燃烧腔11向上游观察，气流经过旋流器38后呈顺时针旋转)，钝体40为圆形金属钝体40。此外，燃料流道36于上游通过进气腔体1内设置的限位板34进行限位，整流道优选限位板34可采取可拆卸的方式，如卡接、插接等，使得限位板34可跟随整流道8的间距选取适配的规格。

燃烧腔11内部除上所述的旋流喷雾底板10外，还设有内侧壁玻璃12、玻璃卡槽43和玻璃夹具41。旋流喷雾底板10，如图4中，位于燃烧腔11的上游壁面位置，中间部分为一凸台，其内均匀间隔装配整流道8的端头，内侧壁玻璃12贴合于凸台的侧边，一头卡接于玻璃卡槽43(玻璃卡槽43位于旋流喷雾底板10的对侧)的槽位内，另一头与玻璃夹具41的一端卡口相卡接定位(玻璃夹具41的该端与旋流喷雾底板10之间通过橡胶垫片进行密封)，玻璃夹具41的另一端抵于燃烧腔11的侧面壁面上，使内侧壁玻璃12限位。旋流喷雾底板10同样也采取可拆卸的方式安装于燃烧腔11内，可替换不同开孔间隔距离以适配于不同间隔的整流道8；玻璃卡槽43内设有若干档槽位，使得内侧壁玻璃12可以调整卡接位置；因而该燃烧腔11可模拟不同头部间距、不同壁面间距下的点火试验，进而可实现不同腔体受限条件下喷雾火焰点火联焰过程的优化。

燃烧腔11的顶面(以图4方向并结合图1所示为例，所述的侧面即为燃烧腔11的上面)采用外侧壁玻璃42作为侧壁，使得光学组件可透过外侧壁玻璃42、内侧壁玻璃12观察、记录燃烧腔11内的情形；此外，燃烧腔11的正面(以图4方向并结合图1所示为例，所述的正面为朝外一侧)也采用外侧壁玻璃42。如上所述的内侧壁玻璃12以及外侧壁玻璃42均采用光学玻璃，以提供更为准确的光学诊断效果。基于燃烧腔11采用双层壁面结构，限制燃烧反应在内玻璃壁面内进行，此种设计方案能够减小极端“负压”条件下外玻璃壁面微量漏气对实验造成的影响，进一步提高实验的精准性，基本解决低压环境条件下装置气密性对点火过程的影响，同时，也提高了低温、低压高空来流条件下点火试验的可靠性。

燃烧腔11的侧面设置为点火侧面板20，装配于图1和图4中燃烧腔11的后侧；如图6和7所示，点火侧面板20上开设有多个不同位置的点火器安装孔，用于装配点火器，可通过比较各位置处点火成功概率以及点火联焰速度，实现点火位置和点火能量的优化。具体的，如图6所示，分别在中间喷嘴2倍和4倍钝体40直径处设置有第三点火器安装孔24和第四点火器安装孔25、在侧面喷嘴1倍和4倍钝体50直径处设置有第五点火器安装孔26和第六点火器安装孔27以及在相邻喷嘴中间的3倍和1倍钝体50直径处设置有第一点火器安装孔22和第二点火器安装孔23，共计8个点火器安装孔；或者，如图7所示，分别在中间喷嘴1倍和3倍钝体50直径处设置有第七点火器安装孔28和第八点火器安装孔29以及在相邻喷嘴中间的2倍和4倍钝体50直径处设置有第九点火器安装孔30和第十点火器安装孔31，共计6个点火器安装孔。其中设置于侧面喷嘴1倍和4倍钝体50直径处的第五点火器安装孔26和第六点火器安装孔27可延长火焰沿周长传播的距离，进而能够帮助更准确地捕捉点火联焰的周向传播特征。

燃烧腔11于下游一端与排气腔体16通过法兰盘固定连接，并在法兰连接出通过燃烧腔下游聚四氟密封垫片47实现结构密封。排气腔体16于其表面上开设有尾气排出孔14，可用于排出燃烧产生的尾气，其也可外接真空泵以进行低压条件的测定并排气。排气腔体16在下游位置处壁面设置有下游底壁玻璃15，通过下游底壁盖板46装配固定，下游底壁玻璃15采取双层垫片密封的形式，通过下游底壁密封垫片45与下游底壁盖板46内预置的石墨垫片共同形成密封，这样可以进一步保证低压工况下装置的气密封，同时使玻璃局部边缘受力均匀，此外，燃烧腔11的外侧壁玻璃42也可采取类似的双层密封的形式以提高密封性能。下游底壁玻璃15同样也为光学玻璃，与燃烧腔11正面和顶面的玻璃共同配合，将光学组件设置于光学玻璃的位置并朝向燃烧腔11内部，可实现三个角度下燃烧腔11内点火联焰和燃烧的光学成像。排气腔体16的壁面采取夹层结构的设计形式，其内部设计为冷却液流道44，在排气腔体16的表面则设置有冷却液连通口13，外部冷却循环管路可通过冷却液连通口13接入冷却液流道44以实现冷却液的循环流动。

当空气经过进气孔39充满进气腔体1后，首先通过整流器32进行整流，然后流经空气流道37，经过旋流器38后，进入燃烧腔11内，与通过压力雾化喷嘴9的燃料进行燃烧反应，燃烧尾气首先进入排气腔体16内，最终通过尾气排出孔14离开燃烧室总成3。

如图5所示，为本多旋流燃烧装置中的位移台2，其由X轴位移臂18、Z轴位移臂17和转接板19共同组成。其中，X轴位移臂18上开设有沿X轴方向延伸的X向滑轨，Z轴位移臂17滑动装配于X向滑轨中，使得Z轴位移臂17可沿X向滑轨发生X向滑动；Z轴位移臂17上开设有沿Z轴方向延伸的Z向滑轨，转接板19滑动装配于Z向滑轨中，使得转接板19可沿Z向滑轨发生Z向滑动；转接板19承托燃烧室总成3，具体为承托燃烧腔11与两侧腔体的法兰盘连接处，如图1所示。在位移台2内部通过两轴高精度伺服电机，实现燃烧室总成3在X向和Z向两轴向上的精准、快速的空间移动，能够快速完成燃烧室总成3、高频光学相机21以及激光器之间的空间位置匹配，实现点火联焰过程的光学测量，同时，也能够实现流场中不同截面处的多物理量测量，进而帮助重建燃烧腔11内的三维燃烧场。

本多旋流燃烧装置中配套使用的光学组件包括但不限于高频光学相机21和激光器，其中高频光学相机21进一步可优选为带像增强器的高速CMOS相机。光学组件可分别由燃烧腔11的正面(透过外侧壁玻璃42)、顶面(透过外侧壁玻璃42、内侧壁玻璃12)和下游底面(透过下游底壁玻璃15)三个方向进行光学测量，由于配套组件结构简单，能够同步进行多物理量、多维光学成像，更有利于理解点火联焰过程中的三维非定常瞬态过程。

更进一步地，该多旋流燃烧装置可配合控制系统使用，控制系统与装配于点火器安装孔内的电火花点火器的开关、高频光学相机21内置的控制模块以及激光器的开关相电气连接，本实施例中可采用上位机分别控制点火器、高频光学相机21以及激光器三者之间的触发时序，以完成远程控制和自动测量。

本实施例的工作原理为：

首先通过进气腔体1壁面上的燃料转接孔4与气路转接孔6，燃料和空气分别经过外部的质量流量控制计进入进气腔体1的整流道8内；随后，空气和燃料分别通过空气流道37和燃料流道36进入燃烧腔11内，通过燃烧腔11内点火侧面板20上装配的点火器，对点火器附近的油气混合物进行放电，完成点火，燃烧产生的尾气进入排气腔体16，由尾气排出孔14排出装置。

点火及联焰过程中，可通过已进行标定设置后的光学组件，由正面、侧面以及底面进行点火联焰过程的多物理量、多维光学测量。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种适用多维光学测量的多旋流燃烧装置，其特征在于，包括相互连通的进气腔体(1)和燃烧室总成(3)以及朝向燃烧室总成(3)设置的光学组件；

所述的进气腔体(1)于壁面设有燃料转接孔(4)和气路转接孔(6)；

所述的燃烧室总成(3)包括依次连通的整流道(8)、燃烧腔(11)和排气腔体(16)；

所述的整流道(8)设有若干组，彼此平行的设置于进气腔体(1)内部，由燃料流道(36)和空气流道(37)组成；所述的燃料流道(36)一端通过转接接头(35)连接燃料转接孔(4)，另一端通过压力雾化喷嘴(9)连通燃烧腔(11)；所述的空气流道(37)一端与进气腔体(1)连通，另一端与燃烧腔(11)连通，空气流道(37)内沿气流方向依次设置整流器(32)、旋流器(38)和钝体(40)；

所述的燃烧腔(11)内设有旋流喷雾底板(10)、内侧壁玻璃(12)和玻璃卡槽(43)；所述的旋流喷雾底板(10)设置于燃烧腔(11)内的上游位置，所述的整流道(8)穿过旋流喷雾底板(10)，并间隔布置于燃烧腔(11)的上游；所述的玻璃卡槽(43)设置于旋流喷雾底板(10)对侧，所述的内侧壁玻璃(12)贴合旋流喷雾底板(10)侧边并卡接于玻璃卡槽(43)内，所述的玻璃卡槽(43)设有若干槽位；所述的燃烧腔(11)的侧壁中，设置一面壁面为点火侧面板(20)，设置至少两面壁面为外侧壁玻璃(42)；所述的点火侧面板(20)上开设有点火器安装孔，点火器装配于点火器安装孔内；

所述的排气腔体(16)于壁面设有尾气排出孔(14)，排气腔体(16)内位于燃烧腔(11)下游的壁面设置为下游底壁玻璃(15)；

内侧壁玻璃(12)、外侧壁玻璃(42)和下游底壁玻璃(15)均为光学玻璃；

所述的光学组件透过光学玻璃朝向燃烧腔(11)内部设置。

2.根据权利要求1所述的一种适用多维光学测量的多旋流燃烧装置，其特征在于，所述的燃烧室总成(3)还包括支撑框架(7)，所述的支撑框架(7)连接于旋流喷雾底板(10)上并朝向进气腔体(1)的内部设置，所述的支撑框架(7)贴合于进气腔体(1)内侧壁以支撑进气腔体(1)。

3.根据权利要求1所述的一种适用多维光学测量的多旋流燃烧装置，其特征在于，所述的点火侧面板(20)上开设有若干点火器安装孔，分别设置于距离压力雾化喷嘴(9)1倍、2倍、3倍和4倍钝体(40)直径处的任意的多个位置。

4.根据权利要求1所述的一种适用多维光学测量的多旋流燃烧装置，其特征在于，所述的进气腔体(1)表面还设有测量孔(5)，所述的测量孔(5)内设置温度传感器，用于监测进气腔体(1)内空气的温度。

5.根据权利要求1所述的一种适用多维光学测量的多旋流燃烧装置，其特征在于，所述的多旋流燃烧装置还包括位移台(2)，所述的位移台(2)包括Z轴位移臂(17)、X轴位移臂(18)和转接板(19)；所述的X轴位移臂(18)上设有沿X轴方向延伸的X向滑轨，所述的Z轴位移臂(17)上设有沿Z轴方向延伸的Z向滑轨，所述的Z轴位移臂(17)滑动连接于X轴位移臂(18)的X向滑轨内，所述的转接板(19)滑动连接于Z轴位移臂(17)的Z向滑轨内；所述的转接板(19)承托燃烧室总成(3)。

6.根据权利要求1所述的一种适用多维光学测量的多旋流燃烧装置，其特征在于，所述的整流道(8)为同心圆柱体结构，燃料流道(36)位于内侧，空气流道(37)包裹于外侧。

7.根据权利要求6所述的一种适用多维光学测量的多旋流燃烧装置，其特征在于，所述的整流器(32)为充填于空气流道(37)内的环状金属泡沫铜。

8.根据权利要求6所述的一种适用多维光学测量的多旋流燃烧装置，其特征在于，所述的燃料流道(36)的上游通过设置于进气腔体(1)内的限位板(34)实现限位。

9.根据权利要求1所述的一种适用多维光学测量的多旋流燃烧装置，其特征在于，所述的排气腔体(16)内壁设置为夹层结构，夹层内设置有冷却液流道(44)，所述的排气腔体(16)表面开设有冷却液连通口(13)，所述的冷却液连通口(13)与冷却液流道(44)连通。

10.根据权利要求1所述的一种适用多维光学测量的多旋流燃烧装置，其特征在于，所述的进气腔体(1)与燃烧腔(11)之间以及燃烧腔(11)与排气腔体(16)之间依次通过法兰连接，并且在连接处设置密封垫片实现密封。

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