RU2017081C1 - Способ определения резонансных частот камеры сгорания - Google Patents
Способ определения резонансных частот камеры сгорания Download PDFInfo
- Publication number
- RU2017081C1 RU2017081C1 SU4937991A RU2017081C1 RU 2017081 C1 RU2017081 C1 RU 2017081C1 SU 4937991 A SU4937991 A SU 4937991A RU 2017081 C1 RU2017081 C1 RU 2017081C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- frequency
- combustion chamber
- response
- resonant frequencies
- electric discharge
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Testing Of Engines (AREA)
Abstract
Изобретение относится к машиностроению и теплоэнергетике, а более конкретно к методам испытаний и диагностики камер сгорания энергетических установок, в частности, авиационных и ракетных двигателей. Целью изобретения является повышение достоверности определения резонансных акустических характеристик камеры сгорания в области высоких частот. Это достигается тем, что в процессе определения резонансных частот камеры сгорания путем регистрации характеристики отклика камеры на генерируемые амплитудно - модулированным электрическим разрядом гармонические колебания с изменяющейся частотой, характеристику отклика регистрируют на частоте, равной удвоенной частоте модуляции электрического разряда, а резонансные частоты камеры определяют по частотам максимумов характеристики отклика. 4 ил.
Description
Изобретение относится к машиностроению и теплоэнергетике, а более конкретно к методам испытаний и диагностики камер сгорания энергетических установок, в частности авиационных и ракетных двигателей.
Для определения резонансных частот камеры сгорания применяются методы диагностики, основанные на исследованиях отклика камеры сгорания на вводимые возмущения (импульсные или гармонические). Например, применяются методы создания импульсных возмущений давления с помощью взрыва в камере сгорания навески взрывчатого вещества (ВВУ и ВИУ) или специальные пиропатроны и сирены для создания гармонических возмущений [1].
Однако недостатком этих методов является наличие потоков продуктов взрыва и потоков рабочего газа, используемые в сиренах, нарушающих процесс горения в камере. Это затрудняет получение достоверных данных по устойчивости горения и резонансным характеристикам камеры сгорания.
Известен способ диагностики неустойчивого горения в ракетных двигателях генерированием в камере сгорания акустических колебаний с помощью частично ионизованных газов [2]. По этому способу в камере сгорания устанавливаются два электрода, связанных с источниками постоянного и переменного тока.
В процессе работы двигателя производится изменение частоты переменного тока, а соответственно и частоты акустических колебаний, генерируемых межэлектродным промежутком (амплитудно модулированным электрическим разрядом). Если частота модуляции совпадает с частотой колебаний неустойчивого горения, то возникает резонанс на данной частоте, по которому судят о неустойчивости процесса горения.
Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является определение резонансных частот камеры сгорания по амплитудно-частотным характеристикам (АЧХ) отклика камеры на гармонические возмущения, создаваемые модулированным электрическим разрядом с последовательным изменением в звуковом диапазоне частоты модуляции [3]. Для получения АЧХ отклика регистрируют амплитуду колебаний давления в камере на частоте модуляции электрического разряда при изменении частоты со временем по определенному (например, логарифмическому) закону. При этом работа генератора, задающего частоту модуляции электрического разряда и узкополосного фильтра с перестраиваемой центральной частотой согласовывается с помощью управляющего напряжения, генерируемого самописцем уровня акустических сигналов. По частотам максимумов на АЧХ отклика зарегистрированной самописцем уровня, определяют резонансные частоты камеры.
Недостаток известного способа состоит в том, что он не позволяет эффективно определять резонансные характеристики камер сгорания энергетических установок в области высоких частот, характерных для акустической (высокочастотной) неустойчивости.
Целью изобретения является повышение достоверности определения резонансных акустических характеристик камеры сгорания в области высоких частот.
Это достигается тем, что в процессе определения резонансных частот камеры сгорания путем регистрации характеристики отклика камеры на генерируемые амплитудно-модулированным электрическим разрядом гармонические колебания с изменяющейся частотой, характеристику отклика регистрируют на частоте, равной удвоенной частоте модуляции электрического разряда, а резонансные частоты камеры определяют по частотам максимумов характеристик отклика.
На фиг.1 приведена общая схема установки для экспериментального определения резонансных характеристик камеры сгорания по отклику на гармонические возмущения, генерируемые модулированным электрическим разрядом; на фиг.2 - типичные спектры акустического излучения модулированного плазмотрона в открытое пространство; на фиг.3 и 4 - результаты экспериментальной проверки предлагаемого способа определения резонансных характеристик камер сгорания.
Экспериментальная установка (фиг.1) состоит из камеры сгорания с системой запуска, источника гармонических возмущений с системой электропитания, системы регистрации и измерений. Цилиндрическая камера сгорания 1 длиной 0,5 м и диаметром 0,125 м имеет плоскую форсуночную головку и профилированное сопло с критическим диаметром 50 мм. Форсуночная головка имеет отверстия для подачи топлива (пропан) и окислителя (воздух), а также технологическое отверстие (22х1,5) для соединения камеры с источником гармонических возмущений.
В качестве источника гармонических возмущений используют модулированный электрический разряд между электродами коаксиального плазмотрона 3, который создается по комбинированной схеме при подаче на электроды плазмотрона напряжения звуковой частоты от НЧ-усилителя 5 типа УПВ-15, мощностью 15 кВт, с созданием дежурной ВЧ-дуги (440 кГц) от ВЧ-генератора 4. Дежурная ВЧ-дуга обеспечивает устойчивое горение дуги переменного тока между электродами плазмотрона. Высокотемпературные сгустки плазмы, возникающие при модулированном электрическом разряде, периодически выносятся рабочим газом в диагностируемую камеру сгорания и, адиабатически расширяясь, генерируют акустические возмущения.
Отклик камеры сгорания на вводимые гармонические возмущения регистрируется датчиком 2 акустического давления типа ЛХ-610, устанавливаемым заподлицо с внутренней поверхностью камеры сгорания. Сигнал с датчика поступает на акустический измерительный стенд фирмы "Роботрон" и записывается на магнитографе ЕАМ-500 фирмы "Тесла" 11.
Акустический стенд состоит из анализатора 6 спектра в реальном масштабе времени, шумомера 7, узкополосного фильтра 8, самописца 9 уровня и звукового генератора 10.
Работа звукового генератора 10 и узкополосного фильтра 8 с перестраиваемой частотой согласовывается с помощью управляющего напряжения, генерируемого самописцем 9 уровня. Стенд позволяет получать АЧХ отклика камеры сгорания на основной частоте и удвоенной частоте модуляции как в ходе эксперимента, так и при обработке магнитных записей с датчика давления, путем установки соответствующего управляющего напряжения, подаваемого на узкополосный фильтр, при известном законе сканирования частоты.
На фиг.2 показаны типичные спектры акустического излучения модулированного ВЧ-плазмотрона в открытое пространство при частотах модуляции 1 (кривая 1) и 2 кГц (кривая 2). Как видно из графиков, в спектре кроме пика на частоте модуляции fм имеется пик на удвоенной частоте 2fм, причем амплитуда пика на удвоенной частоте превышает значение пика на частоте модуляции.
На фиг.3 приведены АЧХ отклика камеры при горении пропановоздушной смеси, полученные на частоте вводимых гармонических возмущений (1) и на удвоенной частоте (2) при изменении частоты от 0,1 до 5 кГц. Характеристики получены при значении НЧ-напряжения, подаваемого на плазмотрон 300 В (фиг. 3) и 125 В (фиг.4). АЧХ отклика камеры сгорания на гармонические возмущения, генерируемые модулированным плазмотроном, имеют пики на частотах 0,2, 0,8, 1,6, 2,4, 3 и 4 кГц, соответствующие резонансным частотам камеры при данных условиях горения.
Причем (см. фиг.3), на АЧХ отклика на удвоенной частоте (2) пики, соответствующие высокочастотным модам колебаний (f>0,5 кГц), существенно выше (в среднем на 10-15 дБ) и носят более выраженный характер, чем на АЧХ отклика камеры на частоте модуляции плазмотрона (1). При уменьшении НЧ-напряжения, подаваемого на плазмотрон, до определенного значения, на АЧХ отклика на частоте модуляции плазмотрона отсутствуют пики, соответствующие высокочастотным модам колебаний (кривая 1 на фиг.4). В этом случае АЧХ отклика по своему виду близка к собственному спектру колебаний в камере при горении без внешних возмущений. А при регистрации АЧХ отклика камеры на удвоенной частоте (кривая 2 на фиг.4) при том же значении НЧ-напряжения, пики, соответствующие высокочастотным резонансным колебания, имеют четко выраженный характер, позволяющий определить резонансные частоты камеры.
Способ позволяет повысить достоверность экспериментального определения резонансных характеристик камер в области высоких частот, на которых при соответствующих условиях может возникнуть неустойчивое горение. Он может применяться в различных областях машиностроения и теплоэнергетики для диагностики неустойчивого горения в высокофорсированных промышленных энергетических установках, а также при диагностике и доводочных испытаниях авиационных и ракетных двигателей, что позволит повысить надежность и безаварийность работы энергетической или двигательной установки.
Claims (1)
- СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РЕЗОНАНСНЫХ ЧАСТОТ КАМЕРЫ СГОРАНИЯ, заключающийся в том, что в диагностируемой камере сгорания создают гармонические колебания с изменяющейся частотой амплитудно-модулированным электрическим разрядом, регистрируют характеристику отклика камеры сгорания, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности определения резонансных характеристик в области высоких частот, характеристику отклика камеры сгорания регистрируют на частоте, равной удвоенной частоте модуляции электрического разряда, а резонансные частоты камеры сгорания определяют по частотам максимумов ее характеристики отклика.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4937991 RU2017081C1 (ru) | 1991-03-28 | 1991-03-28 | Способ определения резонансных частот камеры сгорания |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4937991 RU2017081C1 (ru) | 1991-03-28 | 1991-03-28 | Способ определения резонансных частот камеры сгорания |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2017081C1 true RU2017081C1 (ru) | 1994-07-30 |
Family
ID=21575421
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU4937991 RU2017081C1 (ru) | 1991-03-28 | 1991-03-28 | Способ определения резонансных частот камеры сгорания |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2017081C1 (ru) |
-
1991
- 1991-03-28 RU SU4937991 patent/RU2017081C1/ru active
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
1. Неустойчивость горения в ЖРД. Под.ред. Харрье Д.Т. Рирдона Ф.Г., М.: Мир, 1975. * |
2. Патент США N 3565209, кл. 181-35, 1971. * |
3. Либович З.Б., и Медведев Н.А., Вуллермоус М.О, Роберте Дж. Исследвание акустических характеристик цилиндрического резонатора модулированным электрическим разрядом в зоне горения. (IY Всесоюзный семинар по электрофизике горения (тезисы докладов), Караганда, 1981, с.66-71). * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2629567C (en) | Inductively-coupled rf power source | |
US4138980A (en) | System for improving combustion in an internal combustion engine | |
Bastien | Acoustics and gas discharges: applications to loudspeakers | |
US4307964A (en) | System for maintaining high resonance during sonic agglomeration | |
US20040129241A1 (en) | System and method for generating and sustaining a corona electric discharge for igniting a combustible gaseous mixture | |
US20100005870A1 (en) | Method and Device for Monitoring a Combustion Process in an Internal Combustion Engine | |
GB2183087A (en) | A method and apparatus for producing an hf-induced noble-gas plasma | |
US8040137B2 (en) | Method for measuring an ionization current of a spark plug of the type with resonant structure and corresponding device | |
US4644783A (en) | Active control of acoustic instability in combustion chambers | |
Blaszczyk | Acoustically disturbed fuel droplet combustion | |
Olsen et al. | Optical measurement of acoustic resonance frequencies in HID lamps | |
RU2017081C1 (ru) | Способ определения резонансных частот камеры сгорания | |
US4369404A (en) | Method and apparatus for the spectroscopic observation of particles | |
RU2245491C2 (ru) | Способ контроля режима горения в газотурбинной установке и устройство для его осуществления | |
JPS57119164A (en) | Combined ignition engine by laser and microwave plasma | |
US3516286A (en) | Method and apparatus for generating an acoustic output from an ionized gas stream | |
Kitaev et al. | Power plant diagnostics and control by unsteady combustion using a modulated plasmatron | |
Ivanov et al. | Electron temperature fluctuation measurements with high temporal resolution in the TEXTOR boundary plasma | |
KR20010000416A (ko) | 디젤 엔진에서 배출되는 매연 제거 플라즈마 장치 | |
KR950011838B1 (ko) | 타이어의 내부볼륨 공진주파수의 측정방법 및 장치 | |
Chen et al. | Influence of Laser Modulation Mode on the Performance of Photoacoustic Spectroscopic Detection of Trace-Level SF 6 Characteristic Gas | |
SU1442283A1 (ru) | Устройство дл ультразвуковой очистки поверхностей | |
SU1703921A1 (ru) | Способ контрол параметров режима горени | |
Medvedev et al. | An experimental study of sound generation by modulated electrical discharge within a flame | |
Saxton | Excitation of acoustic waves in plasmas |