可控湍流-火焰冲击波作用的可视化定容燃烧弹装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种可控湍流‑火焰冲击波作用的可视化定容燃烧弹装置，包括定容燃烧装置、燃料供给系统、加热系统、点火系统、高速摄影系统、进排气系统、缸内压力采集系统以及同步控制器；定容燃烧装置包括燃烧弹体和风扇及其驱动电机，燃烧弹体的中间设置有燃烧室，燃烧弹体设有四个周向上均布、且呈放射状布置，并与燃烧室贯通的风扇安装孔，每个风扇安装孔内安装有风扇，四个风扇相向放置，每个风扇安装孔内在风扇的出风方向与燃烧室之间设置有可更换的通风孔板，本发明专利技术中，设有多套可更换的具有不同孔径及孔数的通风孔板，通过更换以产生不同强度的湍流火焰，研究不同强度湍流火焰和冲击波的相互作用以及对末端气体自燃的影响。

A visualized constant volume combustion bomb with controllable turbulence and Flame Shock Wave

【技术实现步骤摘要】
可控湍流-火焰冲击波作用的可视化定容燃烧弹装置及方法
本专利技术涉及一种内燃机燃烧系统，尤其涉及一种用于模拟湍流火焰和冲击波相互作用以及末端气体自燃的试验装置。
技术介绍
近年来发动机面临着能源危机的加剧和排放法规的日益严格两大问题，促使着发动机朝着高效率、低排放的小型化发展。因此，增压技术和提高压缩比得到进一步的应用，而这就导致了爆震发生可能性的增大。现在普遍认为爆震是由于末端混合气的自燃产生的：汽油机燃烧过程中，随着燃烧过程的进行和火焰的正常传播，处在最后燃烧位置上的末端气体的温度和压力不断提高，经历了一系列先期反应后，在正常的火焰传播还没有到达的情况下，燃烧室中的高温部位出现一个或数个自发的火焰中心，自发火焰从这些中心以很高的速率传播，迅速将剩余的未燃混合气燃烧完毕，在这个过程中产生了压力波，从而产生的压力震荡。本质上，发动机的爆震总是伴随着火焰和冲击波的相互作用以及末端混合气能量的急剧释放。因此，探索火焰和压力波的相互作用有着重要的意义，这是揭示爆震机理的关键。汽油机的实际循环过程比较复杂，直接在汽油机上进行末端气体自燃相关方面本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可控湍流-火焰冲击波作用的可视化定容燃烧弹装置，包括定容燃烧装置、燃料供给系统、加热系统、点火系统、高速摄影系统、进排气系统、缸内压力采集系统以及同步控制器；/n所述定容燃烧装置包括燃烧弹体(5)和风扇及其驱动电机(30)，所述燃烧弹体(5)的中间设置有燃烧室(22)，所述燃烧弹体(5)设有四个周向上均布、且呈放射状布置，并与所述燃烧室(22)贯通的风扇安装孔(16)，每个风扇安装孔(16)内安装有风扇(24)，四个风扇(24)相向放置，每个风扇安装孔(16)内在风扇(24)的出风方向与所述燃烧室(22)之间设置有可更换的通风孔板(23)，所述风扇(24)与所述驱动电机(30)通过磁性...

【技术特征摘要】
1.一种可控湍流-火焰冲击波作用的可视化定容燃烧弹装置，包括定容燃烧装置、燃料供给系统、加热系统、点火系统、高速摄影系统、进排气系统、缸内压力采集系统以及同步控制器；
所述定容燃烧装置包括燃烧弹体(5)和风扇及其驱动电机(30)，所述燃烧弹体(5)的中间设置有燃烧室(22)，所述燃烧弹体(5)设有四个周向上均布、且呈放射状布置，并与所述燃烧室(22)贯通的风扇安装孔(16)，每个风扇安装孔(16)内安装有风扇(24)，四个风扇(24)相向放置，每个风扇安装孔(16)内在风扇(24)的出风方向与所述燃烧室(22)之间设置有可更换的通风孔板(23)，所述风扇(24)与所述驱动电机(30)通过磁性联轴器相连，所述磁性联轴器包括外转子(27)、内转子(31)、与燃烧弹体(5)固定的隔离罩座(25)和与所述内转子固定的隔离罩(28)，所述风扇(24)与内转子(31)相连，驱动电机(30)的电机轴(29)与外转子(27)相连，所述隔离罩(28)与所述隔离罩座(25)固定，从而实现燃烧弹体(5)内外的完全隔绝；
所述同步控制器包括与单片机连接的驱动器和A/D模数转换器；所述单片机通过驱动器控制五个电磁继电器，五个电磁继电器分别记为第一电磁继电器、第二电磁继电器、第三电磁继电器、第四电磁继电器和第五电磁继电器；
所述进排气系统包括高压燃料气瓶、高压气瓶、真空泵以及冷却装置和设置在所述燃烧弹体(5)上的排气口(17)和进气通道(20)，所述排气口(10)和所述进气通道(20)处在同一条直线上；所述排气口(17)设有与第一电磁继电器连接的排气阀，所述进气通道(20)设置有与第二电磁继电器连接的进气阀，单片机控制进气阀和排气阀的开关状态；所述高压燃料气瓶和高压气瓶通过进气通道(20)为定容燃烧装置提供燃料气体和压缩空气；所述冷却装置将定容燃烧装置排气口(17)排出的燃烧废气进行冷却，再由所述真空泵排出；
所述缸内压力采集系统包括设置在所述燃烧弹体(5)上、布置在燃烧室(22)周围、且均垂直于燃烧室(22)的壁面的高频缸压传感器(12)和压力变送器(13)，所述高频缸压传感器(12)用于测量火焰-冲击波相互作用过程中燃烧室(22)中压力波动，所述压力变送器(13)用于测量燃烧室(22)内环境的压力；所述单片机通过A/D模数转换器接收所述压力变送器(13)的反馈信号；所述单片机通过控制与所述泄压阀相连的第五电磁继电器实现电源的开断，从而使所述燃烧室(22)内压力保持恒定；
所述加热系统包括外部加热和内部加热，所述外部加热采用压缩空气加热器通过燃烧弹体的进气通道(20)输入加热气体，温度可加热到400℃；所述内部加热通过设置在所述定容燃烧装置顶面和底面的带有热电偶的加热板加热燃烧室(22)内部的气体，所述燃烧弹体(5)上设有温度变送器(6)，所述温度变送器(6)垂直于燃烧室(22)的壁面，所述温度变送器(6)用于测量燃烧室(22)内环境的温度，所述单片机通过A/D模数转换器接收所述热电偶以及温度变送器(6)的反馈温度数值；所述单片机通过控制与所述加热板相连的第三电磁继电器实现电源的开断，从而使所述燃烧室(22)内温度保持恒定；
所述点火系统为自制点火系统，包括依次与12v电源连接的脉冲发生控制电路和点火线圈，所述点火线圈连接分别位于所述定容燃烧装置上的火花塞(3)，所述单片机通过点火线圈控制火花塞(3)点火。


2.根据权利要求1所述的可控湍流-火焰冲击波作用的可视化定容燃烧弹装置，其特征在于，所述定容燃烧装置中，设置在所述风扇(24)的出风方向与所述燃烧室(22)之间的可更换的通风孔板(23)包括有多套具有不同孔径及孔数的通风孔板，通过更换以产生不同强度的湍流火焰，研究不...

【专利技术属性】
技术研发人员：卫海桥，李匡迪，周磊，赵健福，舒歌群，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12