基于滑动弧放电的超燃冲压发动机燃烧室测速装置及方法制造方法及图纸

基于滑动弧放电的超燃冲压发动机燃烧室测速装置及方法，包括滑动弧等离子体测速装置，滑动弧等离子体测速装置安装在燃烧室的内壁面上，用于产生随燃烧室内气流的方向滑移的滑动弧等离子体；滑动弧等离子体作为气流速度的标示物，通过测量设定时间间隔内滑动弧等离子体的移动距离，确定滑动弧等离子体的滑移速度，进而根据滑动弧等离子体的滑移速度测得燃烧室内气流的速度。本发明专利技术的测速装置具有不干扰燃烧室内的流场结构、受环境温度干扰小、随流性好、不会对燃烧室造成污染、对高速气流测量准确性较好、适用于测量近壁面流速等优点。适用于测量近壁面流速等优点。适用于测量近壁面流速等优点。

【技术实现步骤摘要】
基于滑动弧放电的超燃冲压发动机燃烧室测速装置及方法


[0001]本专利技术属于超燃冲压发动机
，具体涉及一种基于滑动弧放电的超燃冲压发动机燃烧室测速装置及方法。

技术介绍

[0002]目前，国内外的主要气流速度测量设备有热线仪、介入式测量装置、PIV等方法。
[0003]对于热线仪，热敏式风速计可以对金属丝进行加热，当金属丝的温度发生改变时，其阻值也会随之变化，进而引起金属丝两端电压的变化，系统通过对金属丝两端电压的测量可以得出相应风速大小，这种测风系统受环境温度影响较大，易受环境温度波动干扰。
[0004]介入式测量装置设置在流场中，其本身就影响流场，同时可能被超声速火焰烧毁。
[0005]PIV技术在本质上是图像分析技术的一种，它采用两个时间间隔很短的两个脉冲光源照亮所需要测量的流场，利用相机将所照明的流场中的示踪粒子记录下来，利用计算机进行图像处理得到速度场的信息。但在高超声速条件下，示踪粒子的随流性变差，且示踪粒子难以撒播进入壁面或者凹腔区域，造成这些区域的速度难以测量。此外，示踪粒子会对超燃冲压发动机造成污染，难以清理干净，可能造成发动机管路的堵塞。

技术实现思路

[0006]针对现有技术存在的超燃冲压发动机燃烧室内流速测量难题，本专利技术提供一种基于滑动弧放电的超燃冲压发动机燃烧室测速装置及方法。
[0007]为实现上述技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0008]基于滑动弧放电的超燃冲压发动机燃烧室测速装置，所述滑动弧等离子体测速装置安装在燃烧室的内壁面上；
[0009]所述滑动弧等离子体测速装置包括圆柱形绝缘体、第一电极、第二电极和电源；第一电极和第二电极对称设置在圆柱形绝缘体的顶面上，第一电极和第二电极均为条形电极，第一电极和第二电极倾斜相对设置，第一电极作为高压电极，第一电极通过导线连接电源；第二电极作为接地电极，第二电极通过导线连接大地；
[0010]开启电源，第一电极和第二电极间产生随燃烧室内气流的方向滑移的滑动弧等离子体，滑动弧等离子体作为气流速度的标示物，通过测量设定时间间隔内滑动弧等离子体的移动距离，确定滑动弧等离子体的滑移速度，进而根据滑动弧等离子体的滑移速度测得燃烧室内气流的速度。
[0011]具体地，开启电源，在第一电极和第二电极的最短间距处发生击穿，生成滑动弧等离子体，滑动弧等离子体在气流的作用下，随着气流沿着电极滑移，滑动弧等离子体作为气流速度的标示物，通过测量设定时间间隔内滑动弧等离子体的移动距离，确定滑动弧等离子体的滑移速度，进而根据滑动弧等离子体的滑移速度测得燃烧室内气流的速度。
[0012]进一步地，作为本专利技术的优选方案，所述燃烧室的侧壁上开设有可视窗，可视窗正对燃烧室内的滑动弧等离子体测速装置；高速相机设置在可视窗的外侧，用于对滑动弧等
离子体测速装置工作时产生的滑动弧等离子体进行拍摄；根据高速相机拍摄到的两幅连续图像获得拍摄时间间隔内滑动弧等离子体的移动距离，确定滑动弧等离子体的滑移速度，进而根据滑动弧等离子体的滑移速度测得燃烧室内气流的速度。
[0013]进一步地，作为本专利技术的优选方案，所述燃烧室的下金属壁面上设置有用于安装滑动弧等离子体测速装置的安装孔或者安装槽，滑动弧等离子体测速装置安装在燃烧室的下金属壁面上，圆柱形绝缘体的顶面与燃烧室的下金属壁面齐平。
[0014]进一步地，作为本专利技术的优选方案，所述圆柱形绝缘体外套装有筒状的金属外壳，金属外壳通过导线与大地连接。
[0015]进一步地，作为本专利技术的优选方案，第一电极和第二电极对称分布在圆柱形绝缘体的顶面上。
[0016]进一步地，作为本专利技术的优选方案，第一电极的第一端和第二电极的第一端相对，且第一电极的第一端和第二电极的第一端之间的间距为第一电极和第二电极间的最短间距；第一电极的第二端和第二电极的第二端相对，且第一电极的第二端和第二电极的第二端之间的间距为第一电极和第二电极间的最长间距；
[0017]第一电极和第二电极间的对称轴线与燃烧室主流的流动方向平行，第一电极和第二电极间的最短间距处靠近燃烧室入口，第一电极和第二电极间的最长间距处远离燃烧室入口。
[0018]进一步地，作为本专利技术的优选方案，第一电极和第二电极均为条形钨电极。
[0019]本专利技术提供一种滑动弧等离子体测速装置，其可应用于各种流场中测速，不限于燃烧室。滑动弧等离子体测速装置，包括圆柱形绝缘体、第一电极、第二电极和电源；第一电极和第二电极对称设置在圆柱形绝缘体的顶面上，第一电极和第二电极均为条形电极，第一电极和第二电极倾斜相对设置，第一电极作为高压电极，第一电极通过导线连接电源；第二电极作为接地电极，第二电极通过导线连接大地；
[0020]将滑动弧等离子体测速装置安装在有测速需求的流场中，开启电源，第一电极和第二电极间产生随流场内气流的方向滑移的滑动弧等离子体，滑动弧等离子体作为气流速度的标示物，通过测量设定时间间隔内滑动弧等离子体的移动距离，确定滑动弧等离子体的滑移速度，进而根据滑动弧等离子体的滑移速度测得流场内气流的速度。
[0021]进一步地，同样可以利用高速相机对滑动弧等离子体测速装置工作时产生的滑动弧等离子体进行拍摄；根据高速相机拍摄到的两幅连续图像获得拍摄时间间隔内滑动弧等离子体的移动距离，确定滑动弧等离子体的滑移速度，进而根据滑动弧等离子体的滑移速度测得流场中气流的速度。
[0022]本专利技术提供一种利用上述基于滑动弧放电的超燃冲压发动机燃烧室测速装置的测速方法，包括：
[0023]开启滑动弧等离子体测速装置，产生随燃烧室内气流的方向滑移的滑动弧等离子体；
[0024]设定高速相机的拍摄时间间隔，利用高速相机按照设定的拍摄时间间隔对滑动弧等离子体进行拍摄，得到连续图像；根据两张连续图像得到拍摄时间间隔内滑动弧等离子体的移动距离，获得滑动弧等离子体的滑移速度，进而根据滑动弧等离子体的滑移速度测得燃烧室内气流的速度。
[0025]其中滑动弧等离子体的滑移速度的获取方法如下：设定高速相机的拍摄时间间隔Δt，利用高速相机拍摄得到的两张连续图像，计算得到两张连续图像中滑动弧等离子体的移动距离d，进而得到滑动弧等离子体的滑移速度v
s
＝d/Δt。
[0026]超燃冲压发动机燃烧室内流速的精准测量对于标定来流参数、研究边界层厚度、揭示燃烧与湍流相互作用机理等具有非常重要的意义。本专利技术提出基于滑动弧放电的超燃冲压发动机燃烧室测速装置及方法，解决超燃冲压发动机燃烧室内流速测量难题。通过上述技术方案，本专利技术能够达到的有益技术效果是：
[0027]本专利技术以超燃冲压发动机燃烧室内的滑动弧等离子体作为气流速度的标示物，滑动弧等离子体具有较好的随流性，通过高速相机拍摄出设定时间间隔内滑动弧等离子体的移动距离，获得燃烧室内气流的速度。当开启电源，滑动弧等离子体测速装置工作时，在两条形钨电极的最短距离处发生击穿，生成滑动弧等离子体，滑动弧等离子体随着气流方向沿本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于滑动弧放电的超燃冲压发动机燃烧室测速装置，其特征在于：包括滑动弧等离子体测速装置，所述滑动弧等离子体测速装置安装在燃烧室的内壁面上；所述滑动弧等离子体测速装置包括圆柱形绝缘体、第一电极、第二电极和电源；第一电极和第二电极对称设置在圆柱形绝缘体的顶面上，第一电极和第二电极均为条形电极，第一电极和第二电极倾斜相对设置，第一电极作为高压电极，第一电极通过导线连接电源；第二电极作为接地电极，第二电极通过导线连接大地；开启电源，第一电极和第二电极间产生随燃烧室内气流的方向滑移的滑动弧等离子体，滑动弧等离子体作为气流速度的标示物，通过测量设定时间间隔内滑动弧等离子体的移动距离，确定滑动弧等离子体的滑移速度，进而根据滑动弧等离子体的滑移速度测得燃烧室内气流的速度。2.根据权利要求1所述的基于滑动弧放电的超燃冲压发动机燃烧室测速装置，其特征在于：所述燃烧室的侧壁上开设有可视窗，可视窗正对燃烧室内的滑动弧等离子体测速装置；高速相机设置在可视窗的外侧，用于对滑动弧等离子体测速装置工作时产生的滑动弧等离子体进行拍摄；根据高速相机拍摄到的两幅连续图像获得拍摄时间间隔内滑动弧等离子体的移动距离，确定滑动弧等离子体的滑移速度，进而根据滑动弧等离子体的滑移速度测得燃烧室内气流的速度。3.根据权利要求1所述的基于滑动弧放电的超燃冲压发动机燃烧室测速装置，其特征在于：所述燃烧室的下金属壁面上设置有用于安装滑动弧等离子体测速装置的安装孔或者安装槽，滑动弧等离子体测速装置安装在燃烧室的下金属壁面上，圆柱形绝缘体的顶面与燃烧室的下金属壁面齐平。4.根据权利要求1至3中任一项所述的基于滑动弧放电的超燃冲压发动机燃烧室测速装置，其特征在于：所述圆柱形绝缘体外套装有筒状的金属外壳，金属外壳通过导线与大地连接。5.根据权利要求4所述的基于滑动弧放电的超燃冲压发动机燃烧室测速装置，其特征在于：第一电极和第二电极对称分布在圆柱形绝缘体的顶面上。6.根据权利要求5所述的基于滑动弧放电的超燃冲压发动机燃烧室测速装置，其特征在于：第一电极的第一端和第二电极的第一端相对，且第一电极的第一端和第二电极的第...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱家健，冯戎，田轶夫，蔡尊，孙永超，王成龙，汪洪波，孙明波，
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：