一种整装式含能液体与多股燃气射流气液相互作用装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种整装式含能液体与多股燃气射流气液相互作用装置，包括固定架、点火电极、速燃火药、高压燃烧室、密封膜片、连接件、多孔喷嘴构件、模拟观察室、液体工质，高压燃烧室支撑于固定架上，速燃火药位于所述高压燃烧室内，高压燃烧室的底部与点火电极连接，顶部与连接件的底部固定连接，连接件的上部与模拟观察室固定连接，连接件包括一中心通孔，在连接件的中心通孔内与高压燃烧室出口对接的位置设置有密封膜片，多孔喷嘴构件固定设置于连接件中心通孔的顶部内侧，模拟观察室内壁自下而上为多级的渐扩结构，模拟观察室内部填充有所述液体工质，本发明专利技术通过采用多点点火与燃烧室边界形状耦合匹配的方式，为射流的径向扩展提供动力条件。

A Gas-liquid Interaction Device of Energetic Liquid and Multi-strand Gas Jet

The present invention relates to an integrated gas-liquid interaction device between energetic liquid and multiple gas jets, including a fixture, an ignition electrode, a fast-burning propellant, a high-pressure combustion chamber, a sealed diaphragm, a connector, a porous nozzle component, a simulation observation chamber, a liquid working medium, a high-pressure combustion chamber supported on a fixed frame, a fast-burning propellant located at the bottom of the high-pressure combustion chamber and a high-pressure combustion chamber. The ignition electrode is connected, the top part is fixed with the bottom part of the connector, and the upper part of the connector is fixed with the simulation observation chamber. The connector includes a central through hole, a sealing diaphragm is arranged in the central through hole of the connector, and a porous nozzle component is fixed on the top and inside of the central through hole of the connector. The simulation observation chamber wall is from bottom to top. The multi-stage progressive expansion structure simulates and observes the liquid working fluid filled in the chamber. The present invention provides dynamic conditions for the radial expansion of the jet by coupling the multi-point ignition and the shape of the combustion chamber boundary.

【技术实现步骤摘要】
一种整装式含能液体与多股燃气射流气液相互作用装置
本专利技术涉及弹道稳定性控制
，尤其是一种整装式含能液体与多股燃气射流气液相互作用装置。
技术介绍
整装式液体发射药火炮(BLPG)是一种利用液体燃料为能源的新概念化学推进武器。它将单元液体推进剂直接灌装在火炮药室(燃烧室)中，由于燃烧室几乎充满了单元液体燃料，其装填密度超过常规的固体发射药火炮，可达1～1.45g/cm3，因此BLPG在储能密度和结构小型化方面具有明显优势，且可大幅度提高弹丸初速，但是其内弹道过程却异常复杂，尤其是燃烧稳定性难以控制。为此，我们需寻找一种整装式含能液体在高压条件下的新型燃烧稳定性控制技术。整装式含能液体的燃烧稳定性控制是长期以来面临的重要难题。早期，Morrision等人通过总结在BLPG中频繁出现的超高压和机械故障，分析了造成这些故障的主要原因，指出其深层机理在于：这种燃烧过程依赖于液体药的点火和在燃烧过程中由于流体不稳定性引起的气液混合，与固体发射药燃烧所服从的几何燃烧定律有着本质的区别。也就是说，由于整装式液体中的燃气空腔是由点火燃气流引起的，燃烧过程的可重复性首先取决于点火过程的可重复性，因此，在整装式含能液体燃烧稳定性控制研究的初期，重点工作放在了可重复性点火上，而对于燃烧发展过程中的不稳定性，虽然也引起一定的重视，例如Talley等人提出了利用阶梯型燃烧室来对部分燃烧过程施加边界条件约束的想法，通过改变传火孔径和药室的直径比来提高燃烧稳定性。
技术实现思路
本专利技术目的是要提供一种新型的整装条件下的多股燃气射流与液体工质气液相互作用的装置，它能够利用多点点火形成的多股燃气射流分割整装式含能液体，同时利用燃烧室边界形状约束Taylor空腔的扩展边界，实现能量的有序释放，抑制燃烧室中Taylor-Helmholtz不稳定效应的正反馈机制。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种整装式含能液体与多股燃气射流气液相互作用装置，包括固定架、点火电极、速燃火药、高压燃烧室、密封膜片、连接件、多孔喷嘴构件、模拟观察室、液体工质，所述高压燃烧室支撑于固定架上，所述速燃火药位于所述高压燃烧室内，所述点火电极的引线穿过所述高压燃烧室与所述速燃火药连接，所述高压燃烧室的顶部与连接件的底部固定连接，所述连接件的上部与模拟观察室固定连接，所述连接件包括一中心通孔，在所述连接件的中心通孔内与所述高压燃烧室出口对接的位置设置有所述密封膜片，所述多孔喷嘴构件固定设置于所述连接件中心通孔的顶部内侧，所述模拟观察室内壁自下而上为多级的渐扩结构，所述模拟观察室内部填充有所述液体工质。进一步地，所述密封膜片为紫铜密封膜片。进一步地，所述高压燃烧室通过其顶部外壁的外螺纹与连接件的中心通孔底部的内螺纹配合固定连接。进一步地，所述连接件通过其上部外壁的外螺纹与模拟观察室内壁的内螺纹配合固定连接。进一步地，所述连接件通过其中心通孔顶部的内螺纹与多孔喷嘴构件外壁的外螺纹配合固定连接。进一步地，所述多孔喷嘴构件包括4个对称设置的喷嘴孔。进一步地，所述模拟观察室内壁自下而上为多级台阶型渐扩结构。进一步地，所述模拟观察室为圆柱型结构，由有机玻璃制成。本专利技术相对于现有技术具有以下有益效果：本专利技术结合现有的整装式液体发射药的燃烧机制，从冷态射流出发，通过采用多点点火与燃烧室边界形状耦合匹配的方式，为射流的径向扩展提供动力条件。与传统的整装式液体发射药燃烧技术相比，减弱了燃气射流扩展过程中的Taylor空腔和Helmholtz不稳定效应的正反馈机制。附图说明图1是本专利技术整装式含能液体与多股燃气射流气液相互作用装置示意图整体结构图。图2是本专利技术连接件的结构示意图。图3为本专利技术多孔喷嘴构件剖视图。图4是本专利技术多孔喷嘴构件俯视图。具体实施方式下面结合说明书附图，对本专利技术作进一步的说明。针对BLPG的内弹道过程，提出了一个新构思，即从多点点火与燃烧室边界形状耦合匹配的角度出发，提出了一种在整装式条件下，多股燃气射流与液体工质气液相互作用的装置。结合图1，一种整装式含能液体与多股燃气射流气液相互作用装置，包括固定架1、点火电极2、速燃火药3、高压燃烧室4、密封膜片5、连接件6、多孔喷嘴构件7、模拟观察室8、液体工质9，所述高压燃烧室4支撑于固定架1上，所述速燃火药3位于所述高压燃烧室4内，所述点火电极2的引线穿过所述高压燃烧室4与所述速燃火药3连接，所述高压燃烧室4的顶部与连接件6的底部固定连接，所述连接件6的上部与模拟观察室8固定连接，所述连接件6包括一中心通孔，在所述连接件6的中心通孔内与所述高压燃烧室4出口对接的位置设置有所述密封膜片5，所述多孔喷嘴构件7固定设置于所述连接件6中心通孔的顶部内侧，所述模拟观察室8内壁自下而上为多级的渐扩结构，所述模拟观察室8内部填充有所述液体工质9。进一步地，所述密封膜片5为紫铜密封膜片。进一步地，结合图2-3，所述高压燃烧室4通过其顶部外壁的外螺纹与连接件6的中心通孔底部的内螺纹6-1配合固定连接；所述连接件6通过其上部外壁的外螺纹6-2与模拟观察室8内壁的内螺纹配合固定连接；所述连接件6通过其中心通孔顶部的内螺纹6-3与多孔喷嘴构件7外壁的外螺纹配合固定连接。进一步地，结合图4，所述多孔喷嘴构件7包括4个对称设置的喷嘴孔。进一步地，结合图1，所述模拟观察室8内壁自下而上为多级台阶型渐扩结构。进一步地，所述模拟观察室8为圆柱型结构，由有机玻璃制成。本专利技术的高温高压燃气射流过程是：通过脉冲电点火装置点燃装填在高压燃烧室内的速燃火药，点火后，火药迅速燃烧，产生高温高压的燃气，高压热气流通过多通道的直喷孔喷入到观察室中，喷孔前端装有紫铜膜片，用于防止观察室中的液体工质倒灌入到高压燃烧室中。当燃气达到紫铜膜片的破膜压力后通过多喷孔快速喷入到观察室的液体工质中，形成多股Taylor空腔。随后，Taylor空腔与液体工质发生强烈的湍流掺混作用，逐渐将液体工质携带出观察室，随着Taylor空腔的径向扩展，多股射流最终在观察室中发生聚并效应。通过调节燃烧室的喷孔结构、数目及改变速燃火药的装药量，可调节多股燃气射流的初始喷射压力及射流强度。本专利技术中紫铜密封膜片的破膜压力，即燃气喷射压力pinject由紫铜膜片厚度与喷孔直径共同确定：式中为τ紫铜膜片的剪切强度，h为紫铜膜片的厚度，r为紫铜膜片的剪切半径。模拟观察室渐扩比ΔD/L为：式中D1～D5为观察室内每级台阶直径，L1～L5为观察室内每级台阶高度，D为观察室外直径，L为观察室总高度(本实施例中n取5)。本专利技术的稳燃原理：根据湍流理论，任何湍流都是随机脉动的，因此，伴随着Taylor-Helmholtz不稳定效应的燃气射流扩展过程同样具有随机脉动性，也就是说，在不考虑液体药燃烧的情况下，仅流动所造成的不稳定效应已经表现得非常明显。在BLPG中，如果点火燃气射流仍以传统的单股射流喷射到圆柱型燃烧室中这种方式进行扩展，导致气-液交换非常猛烈，交界面处湍流旋涡的尺度很小，液膜被撕裂形成液雾的尺寸也非常小，这相当于增大了液体药的燃烧总面积，加快了燃气质量和能量释放速度，但也进一步强化了Taylor--Helmholtz不稳定效应，加剧了射流及燃烧过程的随机脉动性。而本专利技术设计了一种多级圆柱型渐本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种整装式含能液体与多股燃气射流气液相互作用装置，其特征在于，包括固定架(1)、点火电极(2)、速燃火药(3)、高压燃烧室(4)、密封膜片(5)、连接件(6)、多孔喷嘴构件(7)、模拟观察室(8)、液体工质(9)，所述高压燃烧室(4)支撑于固定架(1)上，所述速燃火药(3)位于所述高压燃烧室(4)内，所述点火电极(2)的引线穿过所述高压燃烧室(4)与所述速燃火药(3)连接，所述高压燃烧室(4)的顶部与连接件(6)的底部固定连接，所述连接件(6)的上部与模拟观察室(8)固定连接，所述连接件(6)包括一中心通孔，在所述连接件(6)的中心通孔内与所述高压燃烧室(4)出口对接的位置设置有所述密封膜片(5)，所述多孔喷嘴构件(7)固定设置于所述连接件(6)中心通孔的顶部内侧，所述模拟观察室(8)内壁自下而上为多级的渐扩结构，所述模拟观察室(8)内部填充有所述液体工质(9)。

【技术特征摘要】
1.一种整装式含能液体与多股燃气射流气液相互作用装置，其特征在于，包括固定架(1)、点火电极(2)、速燃火药(3)、高压燃烧室(4)、密封膜片(5)、连接件(6)、多孔喷嘴构件(7)、模拟观察室(8)、液体工质(9)，所述高压燃烧室(4)支撑于固定架(1)上，所述速燃火药(3)位于所述高压燃烧室(4)内，所述点火电极(2)的引线穿过所述高压燃烧室(4)与所述速燃火药(3)连接，所述高压燃烧室(4)的顶部与连接件(6)的底部固定连接，所述连接件(6)的上部与模拟观察室(8)固定连接，所述连接件(6)包括一中心通孔，在所述连接件(6)的中心通孔内与所述高压燃烧室(4)出口对接的位置设置有所述密封膜片(5)，所述多孔喷嘴构件(7)固定设置于所述连接件(6)中心通孔的顶部内侧，所述模拟观察室(8)内壁自下而上为多级的渐扩结构，所述模拟观察室(8)内部填充有所述液体工质(9)...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛晓春，余永刚，冯博声，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32