一种用于声波与火焰相互作用研究的多功能试验平台制造技术

本发明专利技术公开一种用于声波与火焰相互作用研究的多功能试验平台，包括支架以及固定安装在所述支架顶部的支撑板，还包括：过渡段，用于过渡连接扬声器与整流组件；燃烧室，侧面开设有不少于两个的扰流棒安装孔；整流组件，包括多孔整流板，用以产生平面火焰；扰流棒组件，用以产生剪切层火焰。本发明专利技术提供的多功能试验平台，分别设计了多孔整流板、扰流棒组件和燃烧器，通过更换与组合这三个部件以产生平面火焰、剪切层火焰和射流火焰，结合底部扬声器施加的不同声波扰动，从而实现针对平面火焰、剪切层火焰和射流火焰等开展声波与火焰相互作用的研究，满足同一试验平台上开展不同研究的需求；且整体装置构造简单，便于加工，大大降低了成本。

A multifunctional experimental platform for the study of the interaction between sound wave and flame

【技术实现步骤摘要】
一种用于声波与火焰相互作用研究的多功能试验平台
本专利技术涉及试验平台
，具体是一种用于声波与火焰相互作用研究的多功能试验平台。
技术介绍
燃烧不稳定是困扰火箭发动机和航空发动机研制的难题之一，燃烧不稳定通常伴随有较大幅度的压力和释热的波动，当不稳定热释放与燃烧室结构的声学特征正反馈时，发生热声振荡，释热和压力脉动进一步增强，容易对燃烧室等造成较大损害。为了深入的研究热声不稳定产生的机理，国内外不同学者开展了大量的声波-火焰相互作用的实验研究。目前学术中常见实验平台中，多采用扬声器来向燃烧室中施加声学扰动。相关实验研究中声波主要作用于射流火焰，研究不同频率和不同声压级下的火焰响应特性。论文《Experimentinvestigationoftheeffectsofhydrogencontentonthecombustioninstabilityofmethane/hydrogenleanpremixedswirlflamesunderdifferentacousticfrequencyranges》中给出了声波与旋流火焰相互作用的实验装置。该实验装置由扬声器、燃烧室和旋流燃烧器构成，该装置主要用于研究声波与旋流火焰的相互作用，更换燃烧器后也可以研究声波与射流火焰的相互作用。论文《Responseofnon-premixedswirl-stabilizedflamestoacousticexcitationandjetincross-flowperturbations》中采用在燃烧室壁面中安装燃烧器，研究声波与火焰相互作用的机理。该装置主要用于研究声波与旋流和射流火焰的相互作用。论文《VisualizationofShearLayerDynamicsinaTransverselyForcedFlowandFlame》中给出了横向声波激励对火焰影响的装置，该装置可以实现横向激励对火焰影响的研究。但该装置的研究对象仍然是射流火焰。目前用于声波与火焰相互作用的实验平台有多种形式的，但目前应用最广泛的仍然是声波与射流火焰的相互作用。但是火焰的形式有多种，比如平面火焰和剪切层火焰，但目前的实验平台主要针对一种火焰类型进行设计，功能较为单一、局限性较大，因此设计一种通用的实验平台具有十分重要的意义。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种能针对不同类型的火焰进行声波与火焰相互作用研究的多功能试验平台。为了解决上述技术问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种用于声波与火焰相互作用研究的多功能试验平台，包括支架以及固定安装在所述支架顶部的支撑板，还包括：过渡段，固定安装在所述支撑板的中部，用于过渡连接扬声器与整流组件；燃烧室，固定安装在所述整流组件的顶部，侧面开设有不少于两个的扰流棒安装孔；整流组件，包括多孔整流板，所述多孔整流板结合所述燃烧室用以产生平面火焰；扰流棒组件，安装在所述扰流棒安装孔内，所述扰流棒组件结合所述燃烧室用以产生剪切层火焰。进一步的，所述试验平台还可以包括安装在燃烧室内的燃烧器，所述燃烧器结合所述燃烧室用以产生射流火焰，在进行声波与射流火焰相互作用研究时替换所述多孔整流板或扰流棒组件；所述燃烧器的一端具有用于射出火焰的喷孔，另一端设置有用于固定燃烧器的接口。进一步的，所述燃烧室的侧面上至少开设有第一扰流棒安装孔和第二扰流棒安装孔，所述第一扰流棒安装孔和第二扰流棒安装孔内分别安装有扰流棒组件。进一步的，所述扰流棒组件至少包括第一扰流棒组件和第二扰流棒组件，所述第一扰流棒组件安装在所述第一扰流棒安装孔内，所述第二扰流棒组件安装在所述第二扰流棒安装孔内。进一步的，所述第一扰流棒组件包括内置于所述燃烧室内的第一扰流棒，所述第一扰流棒一端固定连接第一螺柱，所述第一螺柱与所述第一扰流棒安装孔螺纹连接且端部套接用于限位的螺母。进一步的，所述第二扰流棒组件包括内置于所述燃烧室内的第二扰流棒，所述第二扰流棒一端固定连接第二螺柱，所述第二螺柱与所述第二扰流棒安装孔螺纹连接且端部套接用于限位的螺母。进一步的，所述整流组件还包括套设在所述多孔整流板外侧的整流套，所述整流套靠近所述燃烧室的一侧配合连接整流盖板，所述多孔整流板与整流盖板之间、多孔整流板与整流套之间设置有整流垫片。进一步的，所述多孔整流板包括整流板主体，所述整流板主体上沿厚度方向开设有贯穿且均匀排布的整流通孔。进一步的，所述过渡段包括相互固定连接的圆转方段与喇叭段，其中，圆转方段，包括顶面抵靠所述整流组件的圆转方段顶板，所述圆转方段顶板的边沿与燃烧室固定连接、中部开有方口并向所述扬声器一侧延伸形成圆口，所述圆口位于所述圆转方段底板的中部，所述圆转方段底板的边沿与所述喇叭段固定连接；喇叭段，包括顶面抵靠并固定连接所述圆转方段底板的喇叭段顶板，所述喇叭段顶板的中部开有与所述圆口对接的圆孔并向所述扬声器一侧延伸形成喇叭口，所述喇叭口底部安装有所述扬声器。进一步的，所述第一扰流棒截面呈圆形，所述第二扰流棒截面呈三角形。与现有技术相比，本专利技术的有益之处是：本专利技术提供的多功能试验平台，通过增减试验平台的部件实现声波与不同类型火焰相互作用的研究，为了产生不同类型的火焰，分别设计了多孔整流板、扰流棒组件和燃烧器，通过更换与组合这三个部件以产生平面火焰、剪切层火焰和射流火焰，结合底部安装的扬声器施加的不同声波扰动，从而实现针对平面火焰、剪切层火焰和射流火焰等开展声波与火焰相互作用的研究，满足同一试验平台上开展不同研究的需求；且整体装置构造简单，便于加工，大大降低了成本。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。下面结合附图对本专利技术进一步说明：图1是一种用于声波与火焰相互作用研究的多功能试验平台的结构示意图；图2是第一扰流棒组件的结构示意图；图3是第二扰流棒组件的结构示意图；图4是整流组件的结构示意图；图5是图4的内部结构示意图；图6是多孔整流板的结构示意图；图7是燃烧器的结构示意图；图8是圆转方段的结构示意图；图9是喇叭段的结构示意图；图10是声波与射流火焰相互作用的结果图；图11是声波与平面火焰相互作用的结果图之一；图12是声波与平面火焰相互作用的结果图之二；1、燃烧室；2、第一扰流棒组件；3、第二扰流棒组件；4、整流组件；5、过渡段；6、紧固螺丝；7、支脚；8、螺母；9、支撑板；10、喷孔；11、接口；21、第一扰流棒；22、第一螺柱；31、第二扰流棒；32、第二螺柱；41、整流套；42、整流盖板；43、多孔整流板；44、整流垫片；43本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于声波与火焰相互作用研究的多功能试验平台，包括支架(7)以及固定安装在所述支架(7)顶部的支撑板(9)，其特征在于，还包括：/n过渡段(5)，固定安装在所述支撑板(9)的中部，用于过渡连接扬声器与整流组件(4)；/n燃烧室(1)，固定安装在所述整流组件(4)的顶部，侧面开设有不少于两个的扰流棒安装孔；/n整流组件(4)，包括多孔整流板(43)，所述多孔整流板(43)结合所述燃烧室(1)用以产生平面火焰；/n扰流棒组件，安装在所述扰流棒安装孔内，所述扰流棒组件结合所述燃烧室(1)用以产生剪切层火焰。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于声波与火焰相互作用研究的多功能试验平台，包括支架(7)以及固定安装在所述支架(7)顶部的支撑板(9)，其特征在于，还包括：
过渡段(5)，固定安装在所述支撑板(9)的中部，用于过渡连接扬声器与整流组件(4)；
燃烧室(1)，固定安装在所述整流组件(4)的顶部，侧面开设有不少于两个的扰流棒安装孔；
整流组件(4)，包括多孔整流板(43)，所述多孔整流板(43)结合所述燃烧室(1)用以产生平面火焰；
扰流棒组件，安装在所述扰流棒安装孔内，所述扰流棒组件结合所述燃烧室(1)用以产生剪切层火焰。


2.根据权利要求1所述的一种用于声波与火焰相互作用研究的多功能试验平台，其特征在于，所述试验平台还可以包括安装在燃烧室(1)内的燃烧器，所述燃烧器结合所述燃烧室(1)用以产生射流火焰，在进行声波与射流火焰相互作用研究时替换所述多孔整流板(43)或扰流棒组件；
所述燃烧器的一端具有用于射出火焰的喷孔(10)，另一端设置有用于固定燃烧器的接口(11)。


3.根据权利要求2所述的一种用于声波与火焰相互作用研究的多功能试验平台，其特征在于，所述燃烧室(1)的侧面上至少开设有第一扰流棒安装孔和第二扰流棒安装孔，所述第一扰流棒安装孔和第二扰流棒安装孔内分别安装有扰流棒组件。


4.根据权利要求3所述的一种用于声波与火焰相互作用研究的多功能试验平台，其特征在于：所述扰流棒组件至少包括第一扰流棒组件(2)和第二扰流棒组件(3)，所述第一扰流棒组件(2)安装在所述第一扰流棒安装孔内，所述第二扰流棒组件(3)安装在所述第二扰流棒安装孔内。


5.根据权利要求4所述的一种用于声波与火焰相互作用研究的多功能试验平台，其特征在于：所述第一扰流棒组件(2)包括内置于所述燃烧室(1)内的第一扰流棒(21)，所述第一扰流棒(21)一端固定连接第一螺柱(22)，所述第一螺柱(22)与所述第一扰流棒安装孔螺纹连接且端部套接用于限位的螺母(8)。

【专利技术属性】
技术研发人员：孙明波，孙永超，朱家健，汪洪波，蔡尊，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43