CN116428080B - 一种可模拟发动机背压震荡的雾化实验系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及火箭发动机技术领域，尤其涉及一种可模拟发动机背压震荡的雾化实验系统，旨在解决现有的模拟背压震荡环境方式中存在的无法全面真实的模拟发动机燃烧不稳定时压力震荡环境条件的问题。本发明提供的一种可模拟发动机背压震荡的雾化实验系统，包括壳体、雾化喷嘴组件、齿轮和喷管组件；喷管组件设置于壳体的侧壁，喷管组件包括上喷管和下喷管，上喷管和下喷管均与腔室连通；每组喷管组件远离壳体的一侧均设置有一个齿轮，齿轮能够绕自身轴线转动，以周期性的堵塞上喷管和下喷管，以使当上喷管放气时，下喷管被堵塞，当下喷管放气时，上喷管被堵塞；雾化喷嘴组件设置于壳体顶部，并与腔室连通，气体介质和液体介质通过雾化喷嘴组件进入腔室。
Description
技术领域
本发明涉及火箭发动机技术领域，尤其涉及一种可模拟发动机背压震荡的雾化实验系统。
背景技术
在火箭发动机研究中，以液体燃料为推进剂的动力装置中的不稳定燃烧问题是长期困扰科研人员的关键难题之一，液体推进剂的周期性振荡与不稳定燃烧之间的耦合关系至今仍尚未明确。燃烧不稳定是发动机燃烧室周期性振荡现象，通常以压力的周期性振荡来表征，其可能导致发动机振动加剧和热负荷增加，从而使发动机部件受到破坏。液体火箭发动机燃烧不稳定性按室压振荡频率分为三类，当产生高频燃烧不稳定时，振荡频率通常在1000HZ以上，当产生中频燃烧不稳定时，振荡频率范围约为 200～1000HZ，当产生低频燃烧不稳定时，振荡频率通常在200HZ以下。
大量研究表明，推进剂的雾化与燃烧不稳定有着非常重要的联系，而且不同形式的振荡压力条件下，可能导致喷嘴的雾化特性的改变，燃烧不稳定机理的揭示需要对背压振荡环境下的雾化特性开展深入研究，充分掌握振荡背压条件下雾化的非稳态特性。因此，需要一种可达到高频、高幅值背压震荡环境条件的装置，针对液体火箭发动机中使用的喷嘴开展研究，获得反压振荡条件下喷嘴的液膜破碎过程、雾化特性以及其响应规律，用于指导喷嘴的工程实际设计，为进一步实现液体火箭发动机高效稳定燃烧奠定基础。
目前，背压振荡环境下雾化状态的研究多采用扬声器产生的压力震荡，由于扬声器功率限制，反压舱的压力频率和幅值都比较小，无法全面真实的模拟发动机燃烧不稳定时的压力震荡环境条件。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可模拟发动机背压震荡的雾化实验系统，旨在解决现有的模拟背压震荡环境的方式中存在的无法全面真实的模拟发动机燃烧不稳定时压力震荡环境条件的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案在于：
一种可模拟发动机背压震荡的雾化实验系统，包括：壳体、雾化喷嘴组件、至少两个齿轮和至少两组喷管组件；
所述壳体内部设置有腔室，所述腔室中具有高压气体；
所述喷管组件设置于所述壳体的侧壁，所述喷管组件包括上喷管和设置于所述上喷管下方的下喷管，所述上喷管和所述下喷管均与所述腔室连通；
每组所述喷管组件远离所述壳体的一侧均设置有一个所述齿轮，所述齿轮能够绕自身轴线转动，以周期性的堵塞所述上喷管和所述下喷管，以使当所述上喷管放气时，所述下喷管被堵塞，当所述下喷管放气时，所述上喷管被堵塞；
所述雾化喷嘴组件设置于所述壳体顶部，并与所述腔室连通，气体介质和液体介质通过所述雾化喷嘴组件进入所述腔室。
进一步的，
每个所述上喷管并排设置，每个所述下喷管并排设置。
进一步的，
所述壳体顶部开设有进气孔，所述进气孔用于向所述腔室内通入高压气体；
所述壳体底部开设有排液孔，所述排液孔用于排出实验结束后处于所述腔室内的液体。
进一步的，
所述可模拟发动机背压震荡的雾化实验系统还包括驱动构件；
所述驱动构件设置于所述壳体侧方，输出端与所述齿轮同轴连接，所述驱动构件用于驱动所述齿轮绕自身轴线转动。
进一步的，
所述驱动构件设置为科尔摩根电机。
进一步的，
所述可模拟发动机背压震荡的雾化实验系统还包括多个压力传感器；
所述壳体的顶部和底部均连接有所述压力传感器，多个所述压力传感器对称布置。
进一步的，
所述雾化喷嘴组件包括集气件、内喷嘴和进液件；
所述集气件设置有集气腔，所述集气腔内具有气体介质；
所述内喷嘴设置于所述集气件下方，所述内喷嘴的入口端与所述集气腔连通，所述内喷嘴的出口端与所述腔室连通；
所述进液件设置于所述集气件下方，所述进液件开设有通孔，所述内喷嘴穿过所述通孔，所述内喷嘴的外壁与所述通孔的内壁之间具有环缝，所述环缝与所述腔室连通，所述进液件开设有切向孔，液体介质通过所述切向孔进入所述环缝。
进一步的，
所述雾化喷嘴组件还包括集液件；
所述集液件设置于所述集气件下方，所述集液件设置有集液腔，所述集液腔内具有液体介质，所述集液腔与所述切向孔连通。
进一步的，
所述雾化喷嘴组件还包括进气管和进液管；
所述进气管伸入所述集气件，并与所述集气腔连通，所述进气管用于向所述集气腔输送气体介质；
所述进液管伸入所述集液件，并与所述集液腔连通，所述进液管用于向所述集液腔输送液体介质。
进一步的，
所述雾化喷嘴组件还包括喇叭；
所述喇叭设置于所述集气件顶部，所述喇叭用于产生声波。
综合上述技术方案，本发明所能实现的技术效果在于：
本发明提供的可模拟发动机背压震荡的雾化实验系统，包括：壳体、雾化喷嘴组件、至少两个齿轮和至少两组喷管组件；壳体内部设置有腔室，腔室中具有高压气体；喷管组件设置于壳体的侧壁，喷管组件包括上喷管和设置于上喷管下方的下喷管，上喷管和下喷管均与腔室连通；每组喷管组件远离壳体的一侧均设置有一个齿轮，齿轮能够绕自身轴线转动，以周期性的堵塞上喷管和下喷管，以使当上喷管放气时，下喷管被堵塞，当下喷管放气时，上喷管被堵塞；雾化喷嘴组件设置于壳体顶部，并与腔室连通，气体介质和液体介质通过雾化喷嘴组件进入腔室。
根据实验需求控制齿轮以恒定速度转动或以恒定的加速度转动，以控制齿轮放气的频率，齿轮周期性地阻塞上喷管、下喷管，相位差等于π，当两个齿轮相位差为0或者π的偶数倍时，产生的压力波同相，可近似叠加，两个齿轮相位差为π的奇数倍时，产生的压力波反相；通过控制齿轮转动，周期性地放气，从而激发腔室的上下区域产生压力波在1T和1T1L特征频率与腔室发生强共振（1T是一阶切向，1T1L是一阶切向和一阶纵向的结合模态），进而较为真实的模拟发动机燃烧不稳定时的压力震荡环境条件，同时通过在壳体顶部安装雾化喷嘴组件，可进行雾化过程的压力振荡响应特征研究，本系统为可调大振幅高频振荡背压生成系统，用于模拟液体火箭发动机中发生不稳定燃烧时的真实振荡背压环境，解决了现有的模拟背压震荡环境的方式中存在的无法全面真实的模拟发动机燃烧不稳定时压力震荡环境条件的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种可模拟发动机背压震荡的雾化实验系统的整体结构示意图；
图2为图1的正视图；
图3为图1的右视图；
图4为图1的俯视图；
图5为带有排液孔的壳体的结构示意图；
图6为雾化喷嘴组件的剖视图；
图7为雾化喷嘴组件另一角度的剖视图；
图8为进液件、集液件的结构示意图；
图9为内喷嘴、进液件的结构示意图；
图10为由压力传感器记录的信号时间轨迹图。
图标：100-壳体；110-进气孔；120-排液孔；200-雾化喷嘴组件；210-集气件；211-集气腔；220-内喷嘴；230-进液件；231-切向孔；232-环缝；240-集液件；241-集液腔；250-进气管；260-进液管；271-喇叭；272-喇叭架；281-集合电路；282-放线盒；290-连接板；300-齿轮；400-喷管组件；410-上喷管；420-下喷管；500-驱动构件；600-压力传感器；700-石英玻璃。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
目前，背压振荡环境下雾化状态的研究多采用扬声器产生的压力震荡，由于扬声器功率限制，反压舱的压力频率和幅值都比较小，无法全面真实的模拟发动机燃烧不稳定时的压力震荡环境条件。
有鉴于此，本发明提供了一种可模拟发动机背压震荡的雾化实验系统，包括：壳体100、雾化喷嘴组件200、至少两个齿轮300和至少两组喷管组件400；壳体100内部设置有腔室，腔室中具有高压气体；喷管组件400设置于壳体100的侧壁，喷管组件400包括上喷管410和设置于上喷管410下方的下喷管420，上喷管410和下喷管420均与腔室连通；每组喷管组件400远离壳体100的一侧均设置有一个齿轮300，齿轮300能够绕自身轴线转动，以周期性的堵塞上喷管410和下喷管420，以使当上喷管410放气时，下喷管420被堵塞，当下喷管420放气时，上喷管410被堵塞；雾化喷嘴组件200设置于壳体100顶部，并与腔室连通，气体介质和液体介质通过雾化喷嘴组件200进入腔室。
根据实验需求控制齿轮300以恒定速度转动或以恒定的加速度转动，以控制齿轮300放气的频率，齿轮300周期性地阻塞上喷管410、下喷管420，相位差等于π，当两个齿轮300相位差为0或者π的偶数倍时，产生的压力波同相，可近似叠加，两个齿轮300相位差为π的奇数倍时，产生的压力波反相；通过控制齿轮300转动，周期性地放气，从而激发腔室的上下区域产生压力波在1T和1T1L特征频率与腔室发生强共振（1T是一阶切向，1T1L是一阶切向和一阶纵向的结合模态），进而较为真实的模拟发动机燃烧不稳定时的压力震荡环境条件，同时通过在壳体100顶部安装雾化喷嘴组件200，可进行雾化过程的压力振荡响应特征研究，本系统为可调大振幅高频振荡背压生成系统，用于模拟液体火箭发动机中发生不稳定燃烧时的真实振荡背压环境，解决了现有的模拟背压震荡环境的方式中存在的无法全面真实的模拟发动机燃烧不稳定时压力震荡环境条件的问题。
以下结合图1-图10对本实施例提供的可模拟发动机背压震荡的雾化实验系统的结构和形状进行详细说明。
关于壳体100、齿轮300和喷管组件400的形状和结构详细而言：
参照图1、图2、图4和图5，壳体100内部设置有腔室，壳体100顶部开设有进气孔110，进气孔110用于向腔室内通入高压气体，壳体100底部中心处开设有排液孔120，排液孔120用于排出实验结束后处于腔室内的液体。
优选的，壳体100侧壁安装有观察窗，观察窗为石英玻璃700，通过观察窗可观察壳体100内部情况。
参照图1和图3，喷管组件400设置于壳体100的侧壁，喷管组件400包括上喷管410和设置于上喷管410下方的下喷管420，上喷管410和下喷管420均与腔室连通，上喷管410和下喷管420均用于将腔室内的气体排出。每组喷管组件400远离壳体100的一侧均设置有一个齿轮300，齿轮300能够绕自身轴线转动，以周期性的堵塞上喷管410和下喷管420，以使当上喷管410放气时，下喷管420被堵塞，当下喷管420放气时，上喷管410被堵塞。
具体而言，一个喷管组件400配有一个齿轮300，以两个喷管组件400和两个齿轮300为例，两个上喷管410并排设置于壳体100的侧壁，两个下喷管420并排设置于壳体100的侧壁，齿轮300周期性的堵塞同侧的上喷管410和下喷管420。
在可选的实施方式中，参照图1，驱动构件500设置于壳体100侧方，输出端与齿轮300同轴连接，驱动构件500用于驱动齿轮300绕自身轴线转动。具体的，驱动构件500可设置为科尔摩根电机，两个齿轮300分别和两个科尔摩根电机同轴键连接。
在可选的实施方式中，参照图1、图2和图5，本实施例还设置有包括多个压力传感器600；壳体100的顶部和底部均连接有压力传感器600，多个压力传感器600对称布置。
具体而言，本实施例设置8个压力传感器600，8个压力传感器600位于壳体100顶部和底部对称排列。
关于雾化喷嘴组件200的形状和结构，详细而言：
雾化喷嘴组件200为气体中心式离心喷嘴，如图1所示，雾化喷嘴组件200设置于壳体100顶部，四个进气孔110对称地排布于雾化喷嘴组件200两侧，雾化喷嘴组件200与腔室连通，气体介质和液体介质通过雾化喷嘴组件200进入腔室。
在可选的实施方式中，参照图6、图7、图8和图9，雾化喷嘴组件200包括集气件210、内喷嘴220和进液件230；集气件210设置有集气腔211，进气管250伸入集气件210，并与集气腔211连通，进气管250用于向集气腔211输送气体介质；内喷嘴220设置于集气件210下方，内喷嘴220的入口端与集气腔211连通，内喷嘴220的出口端与腔室连通，气体介质经过内喷嘴220的中心喷入腔室中；进液件230设置于集气件210下方，进液件230开设有通孔，内喷嘴220穿过通孔，由于内喷嘴220的外径小于通孔的内径，内喷嘴220的外壁与通孔的内壁之间具有环缝232，环缝232与腔室连通，进液件230开设有切向孔231，液体介质通过切向孔231进入环缝232，再流经环缝232最终喷入腔室中。
在可选的实施方式中，如图6和图7所示，雾化喷嘴组件200还包括集液件240；集液件240设置于集气件210下方，集液件240设置有集液腔241，进液管260伸入集液件240，并与集液腔241连通，进液管260用于向集液腔241输送液体，集液腔241与切向孔231连通，液体介质通过切向孔231进入环缝232中。
在可选的实施方式中，雾化喷嘴组件200还包括底板，底板与壳体100通过螺栓连接，内喷嘴220的中心与外壳顶部中心同轴设置。
在可选的实施方式中，如图7所示，雾化喷嘴组件200还包括喇叭271；喇叭271设置于集气件210顶部，喇叭271用于产生声波。
具体而言，通过喇叭271在喷嘴入口处施加的声波扰动和齿轮300在喷嘴出口生成的压力波扰动可进行喷嘴出口处和入口处背压振荡耦合关系的实验。
在可选的实施方式中，如图7所示，喇叭架272安装于集气件210的顶部，喇叭271安装于喇叭架272上，喇叭架272的底部连接有连接板290，连接板290与集气件210连接，连接板290能够加固喇叭架272与集气件210的之间的连接，提高系统的稳固性。
在可选的实施方式中，如图7所示，喇叭271的顶部连接有集合电路281，集合电路281的外部罩设有放线盒282，放线盒282与喇叭架272的顶部相连。
优选的，本实施例除电机为导电材料制成外，其余部分均由绝缘材料制成。
本实施例的维护工作包括检查喷嘴的磨损与腐蚀等情况、检查电机损耗情况，维护时更换电机和喷嘴即可，因此维护工作简单、方便。
本实施例使用科尔摩根电机根据实验需求控制齿轮300以恒定速度转动或以恒定的加速度转动，以控制齿轮300放气的频率。齿轮300周期性地阻塞上喷管410、下喷管420，相位差等于π。当两个齿轮300相位差为0或者π的偶数倍时，产生的压力波同相，可近似叠加，当两个齿轮300相位差为π的奇数倍时，产生的压力波反相。模态特征频率是通过对齿轮300施加一个恒定的加速度来确定的。频率从0到2600 Hz进行线性扫描，然后对压力传感器600记录的信号进行处理，以确定短时间的频谱密度和识别本征模态，然后进行连续波调制测试，以激发1T和1T1L特征模式。在观察1T特征模式时，调节电机使齿轮300角速度与腔室的1T特征模式频率对应，然后对压力传感器600记录的信号进行处理。为了识别特征模态，可以使用短时间傅里叶分析，参照图10，水平轴和垂直轴分别对应时间和压力，在背景噪声上方会出现四个共振峰，两个最高的峰分别对应于1T模式和1T1L模式，当系统在1T和1T1L特征频率下发生共振时，声波可以达到高振幅，并且流场中会有较大的速度波动特征。
通过压力传感器600测量经过恒频调制的系统的共振所产生的压力波动的幅度，并分析不同配置下的压力传感器600之间的相位差来确定压力场。在四个喷管与腔室的连接处，喷管内的压力值与腔室内的压力相匹配，故可以产生强烈的声学波动。同时，进行喷雾实验，在背压振荡条件下，采用热线风速仪、PIV 等测量开放环境和密闭腔室内部不同形式的压力振荡引起的速度场脉动，高频压力传感器测量因压缩导致的压力脉动情况，雾化系统的压力脉动向上游传播情况等；生成可控的平面液膜，结合高速摄影、纹影、丙酮PLIF等手段，观测平面液膜在不同形式的振荡背压下的破碎特征、脉动特征等。
本实施例提供的可模拟发动机背压震荡的雾化实验系统的工作过程如下：
第一步：通过公式f=c/2[(n/L)2+(m/h)2+(p/l)2]1/2可以估计腔室的特征频率。其中，c为声速，L、h和l分别为腔室的长度、高度和宽度，f为腔室的特征频率，n、m、p为阶数，通过改变整数n、m、p的值，可以得到不同模态下的谐振频率。在所研究的频率范围内（即小于3kHz），腔室的声学特性可以被认为是二维的，取声速为340m/s-1，计算得到的频率可与实验观测值进行比较，进而可设计不同的工况。
需要说明的是，n、m、p为阶数，对应的是长度L、高度h、宽度l，例如，当n=1，m=0，p=0时，为一阶切向，为1T，也就是说想求哪个方向的模态，这个方向的系数就取几，其他两个方向的系数为0，如果其中多个系数不为0，就是混合模态。
第二步：将组装好的装置安装在雾化实验台上；
第三步：将进气管250与集气件210的进气口相连接，进液管260与集液件240的进液口连接，将外壳的四个进气孔110与四个进气管250连接，排水管与排水口相连接（排水口实验时关闭）；
第四步：将电线和激励电源分别与两个科尔摩根电机相连接，并根据研究需要调节激励电源相关参数，其中，激励电源为脉冲电源、或直流电源、或其他类型的高压电源。
第五步：高速摄像机放置在观察窗一侧，光源背景板放置在光源另一侧，用于拍摄喷雾瞬时形态图像，研究反压震荡对雾化的影响。高速摄像机拍摄像机时间极短，可以人为设置某一时刻的瞬时图像。根据实验需求设置，设置合适的时间间隔，与实验系统周期匹配。
实验开始前调整好高速摄像机焦距，使其在雾化区域可以成清晰的像，调整好后打开光源照亮背景板以及雾化区域，做好准备工作后可以开始进行实验，向密闭壳体100冲入高压气体，达到实验要求压强。通过科尔摩根电机使齿轮300达到实验工况频率之后，进行喷雾实验，并通过前后观察窗进行现象观察以及数据拍照记录，并记录实验过程雾化成像，同时观察窗两侧可以根据需要放置激光粒径仪等其他外接测量设备，观察雾化粒径等雾化参数。
研究压力振荡与自激振荡的耦合机制时可更换自激振荡射流喷嘴进行实验。
另外，需要说明的是，使用本实施例的实验过程中，通过壳体100的进气孔110进入腔室的气体可为空气，通过进气管250输送的气体介质可为空气，通过进液管260输送的液体介质可为水。气体介质和液体介质可根据实验需求具体选定。
本实施例提供的可模拟发动机背压震荡的雾化实验系统，采用两个齿轮300同步或有相位差周期性放气产生压力波叠加的思想，并利用科尔摩根同步电机使齿轮300高速转动转化为压力高频的释放到高频压力波的产生，通过改变齿轮300的转速来调制频率，放大了声学水平，得到系统横向频率外部调制时获得的压力波动振幅，用腔室1 kHz以上的横向模态来模拟高频耦合，研究系统的腔体之间的耦合对腔室的声学行为的影响，了解系统的声学行为，并评估四个喷管对压力场结构的影响。
并且，通过实验或者数字模拟分析流体动力学和声学之间的耦合。众所周知，射流和周围环境之间的初始速度差产生了一个剪切区域，其中屈折速度剖面产生了不稳定性。这种现象可能会影响燃烧不稳定的机理。研究压力波频率与水动力频率不完全一致时，压力波振幅的高低对射流的形状的改变。这将有助于射流水动力不稳定性和外部声调制之间耦合的研究。
同时，利用高速粒子图像测速可以观测齿轮300转动造成速度方向反转产生的一个向内传播的局部压力增加和一个振荡的速度场。通过四个压力传感器600测量经过恒频调制的系统的共振所产生的压力波动的幅度,并分析不同配置下的压力传感器600之间的相位差来确定压力场。当系统在1T和1T1L特征频率下发生共振时，声波可以达到高振幅。观测由此系统诱导的流动是否具有预期的结构，并具有较大的速度波动特征。
本实施例通过公式f=c/2[(n/L)2+(m/h)2+(p/l)2]1/2可以估计腔室的特征频率，从而调节齿轮300转动频率研究压力震荡频率与腔室声学频率一致时对雾化效果的影响；而且，本实施例施加的外部调制，保证了高背压压振荡的存在，若没有外部调制，只能观察到声学对雾化的影响，就没有反馈回路（即周期性气体释放对压力波动的影响），由双齿轮产生达到的波动水平足够高，足以在给定的频率下改变雾化效果。
本实施例提供的可模拟发动机背压震荡的雾化实验系统区别于以往采用扬声器对圆柱射流或平面液膜进行小振幅压力扰动的研究，利用可调大振幅高频振荡背压生成系统产生不同幅频特征以及不同压力均值（常压、高压）的振荡背压，用于模拟液体火箭发动机中发生不稳定燃烧时的真实振荡背压环境。研究其对受限空间内速度场、压力场和密度场以及对上游供应系统的影响，并逐步研究振荡背压对平面液膜、锥形液膜以及气体同轴喷嘴雾化特性的作用规律，总结凝练背压振荡和喷雾自激振荡的耦合机制，为阐明振荡喷雾与不稳定燃烧之间的耦合关系打下基础，最终为新一代液体火箭发动机喷注器设计提供参考，为抑制液体火箭发动机不稳定燃烧提供理论支撑。
静止气体环境中离心式喷嘴喷雾的自激振荡被认为是产生不稳定燃烧的重要原因之一，但是目前对于此机制的直接证据还未见报道。振荡压力环境下，如果喷雾的自激振荡相位和压力振荡相位满足特定要求，喷雾的自激振荡是有可能会被抑制的。因此，明确喷雾的自激振荡与背压振荡的耦合机制，并基于此建立相关模型，可为振荡喷雾与不稳定燃烧之间的耦合关系奠定基础，将有助于明确是否可通过控制喷雾振荡来抑制不稳定燃烧现象。因此，压力振荡与自激振荡的耦合机制也是本实施例重点研究的科学问题。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种可模拟发动机背压震荡的雾化实验系统，其特征在于，包括：壳体（100）、雾化喷嘴组件（200）、至少两个齿轮（300）和至少两组喷管组件（400）；
所述壳体（100）内部设置有腔室，所述腔室中具有高压气体；
所述喷管组件（400）设置于所述壳体（100）的侧壁，所述喷管组件（400）包括上喷管（410）和设置于所述上喷管（410）下方的下喷管（420），所述上喷管（410）和所述下喷管（420）均与所述腔室连通；
每组所述喷管组件（400）远离所述壳体（100）的一侧均设置有一个所述齿轮（300），所述齿轮（300）能够绕自身轴线转动，以周期性的堵塞所述上喷管（410）和所述下喷管（420），以使当所述上喷管（410）放气时，所述下喷管（420）被堵塞，当所述下喷管（420）放气时，所述上喷管（410）被堵塞；
所述雾化喷嘴组件（200）设置于所述壳体（100）顶部，并与所述腔室连通，气体介质和液体介质通过所述雾化喷嘴组件（200）进入所述腔室。
2.根据权利要求1所述的可模拟发动机背压震荡的雾化实验系统，其特征在于，
每个所述上喷管（410）并排设置，每个所述下喷管（420）并排设置。
3.根据权利要求1所述的可模拟发动机背压震荡的雾化实验系统，其特征在于，
所述壳体（100）顶部开设有进气孔（110），所述进气孔（110）用于向所述腔室内通入高压气体；
所述壳体（100）底部开设有排液孔（120），所述排液孔（120）用于排出实验结束后处于所述腔室内的液体。
4.根据权利要求1所述的可模拟发动机背压震荡的雾化实验系统，其特征在于，
还包括驱动构件（500）；
所述驱动构件（500）设置于所述壳体（100）侧方，输出端与所述齿轮（300）同轴连接，所述驱动构件（500）用于驱动所述齿轮（300）绕自身轴线转动。
5.根据权利要求4所述的可模拟发动机背压震荡的雾化实验系统，其特征在于，
所述驱动构件（500）设置为科尔摩根电机。
6.根据权利要求1所述的可模拟发动机背压震荡的雾化实验系统，其特征在于，
还包括多个压力传感器（600）；
所述壳体（100）的顶部和底部均连接有所述压力传感器（600），多个所述压力传感器（600）对称布置。
7.根据权利要求1所述的可模拟发动机背压震荡的雾化实验系统，其特征在于，
所述雾化喷嘴组件（200）包括集气件（210）、内喷嘴（220）和进液件（230）；
所述集气件（210）设置有集气腔（211），所述集气腔（211）内具有气体介质；
所述内喷嘴（220）设置于所述集气件（210）下方，所述内喷嘴（220）的入口端与所述集气腔（211）连通，所述内喷嘴（220）的出口端与所述腔室连通；
所述进液件（230）设置于所述集气件（210）下方，所述进液件（230）开设有通孔，所述内喷嘴（220）穿过所述通孔，所述内喷嘴（220）的外壁与所述通孔的内壁之间具有环缝（232），所述环缝（232）与所述腔室连通，所述进液件（230）开设有切向孔（231），液体介质通过所述切向孔（231）进入所述环缝（232）。
8.根据权利要求7所述的可模拟发动机背压震荡的雾化实验系统，其特征在于，
所述雾化喷嘴组件（200）还包括集液件（240）；
所述集液件（240）设置于所述集气件（210）下方，所述集液件（240）设置有集液腔（241），所述集液腔（241）内具有液体介质，所述集液腔（241）与所述切向孔（231）连通。
9.根据权利要求8所述的可模拟发动机背压震荡的雾化实验系统，其特征在于，
所述雾化喷嘴组件（200）还包括进气管（250）和进液管（260）；
所述进气管（250）伸入所述集气件（210），并与所述集气腔（211）连通，所述进气管（250）用于向所述集气腔（211）输送气体介质；
所述进液管（260）伸入所述集液件（240），并与所述集液腔（241）连通，所述进液管（260）用于向所述集液腔（241）输送液体介质。
10.根据权利要求7所述的可模拟发动机背压震荡的雾化实验系统，其特征在于，
所述雾化喷嘴组件（200）还包括喇叭（271）；
所述喇叭（271）设置于所述集气件（210）顶部，所述喇叭（271）用于产生声波。
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Citations (4)
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|---|---|---|---|---|
| GB829464A (en) * | 1957-09-12 | 1960-03-02 | George Royce Hoffmann | Improvements relating to jet propulsion engines |
| CN114061964A (zh) * | 2021-11-11 | 2022-02-18 | 中国人民解放军战略支援部队航天工程大学 | 一种多功能雾化试验系统 |
| CN115266115A (zh) * | 2022-06-21 | 2022-11-01 | 中国人民解放军战略支援部队航天工程大学 | 周期式反压震荡喷雾实验装置及方法 |
| CN115855516A (zh) * | 2023-01-10 | 2023-03-28 | 中国人民解放军战略支援部队航天工程大学 | 一种基于高能火花塞的燃烧稳定性评估装置 |
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2023
- 2023-06-14 CN CN202310702224.6A patent/CN116428080B/zh active Active
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