本发明专利技术公开了一种激波热加载液滴高温自点火诊断方法和装置，包括激波管管体、进排气系统、压力采集系统、喷油系统；激波管管体包括驱动段、夹膜段和被驱动段，夹膜段设置在驱动段和被驱动段之间，被驱动段的末端设置有实验段，实验段的前端设置有压力采集系统，压力采集系统信号传送至喷油系统，喷油系统与实验段连接；方法：对管体真空处理后，在驱动段与被驱动段中充入实验气体；通过压力采集系统将信号传送至喷油系统，并对激波管喷油；使在激波管装置中对静止环境下单液滴液相燃料自点火特性的研究，避免单液滴液相燃料与一次激波和二次激波之间强烈的物理作用，准确表征单液滴液相燃料蒸发特性与化学反应动力学特性对其自点火特性的影响。点火特性的影响。点火特性的影响。
【技术实现步骤摘要】
一种激波热加载液滴高温自点火诊断方法和装置
[0001]本专利技术涉及气液两相激波管实验领域，具体涉及了一种激波热加载液滴高温自点火诊断方法和装置。
技术介绍
[0002]真实内燃机、航空发动机燃烧室内燃烧过程涉及复杂的物理化学过程，包括但不限于雾化行为、蒸发行为以及自点火行为，其中燃料两相自点火行为对发动机工作效率有重要影响，因此作为指导内燃机、航空发动机燃烧室设计优化的重要依据，开发可用于定量测量燃料气液两相自点火延迟时间对于新一代发动机燃烧室的开发十分关键。但真实喷雾燃烧过程受到喷油器结构、燃烧室形状、燃料雾化特性等多方面因素影响，难以发展耦合物理喷雾和化学反应的两相燃烧反应模型，限制了燃烧室的自主开发和研制。在稳态环境中，单液滴自点火行为是气液两相自点火的核心过程也是研究重点，是用以准确表征燃料蒸发特性与反应动力学特性对其自点火行为贡献的关键。
[0003]常规单液滴燃料燃烧诊断设备，如热炉、快速压缩机等，难以匹配真实喷雾中燃料液滴的特征尺寸，难以模拟真实燃烧室的瞬间高温高压环境，实验温度难以达到真实燃烧室，尤其是加力燃烧室的真实温度。激波管作为国际上对燃料自点火特性进行研究的主流装置，可以通过二次激波在实验区域产生瞬间的高温高压近似绝热的实验环境，诱发燃料的自点火行为，可以良好的模拟燃烧室内真实环境。
[0004]激波管装置主要广泛应用于气相燃料的自点火实验中，但在气液两相燃料的研究中，由于其有效实验时间短仅仅为毫秒级，单液滴液相燃料的瞬间引入存在困难，一般激波管单液滴液相燃料引入的方法有：使用悬浮液滴技术，将燃料液滴提前悬挂在纤维细丝上使燃料固定在预定的实验部位，或采用自由下落的方式，在实验开始后向实验部位连续滴落单分散液滴。但这两种液相燃料引入方法都不能避免燃料与一次激波和二次激波之间的强烈的物理作用，这对单液滴液相燃料自点火特性的准确表征造成困难。如何在二次激波后引入单液滴液相燃料，避免单液滴液相燃料与激波之间的物理作用，是使用激波管装置研究气液两相燃料自点火特性需要克服的难点。
技术实现思路
[0005]为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种激波热加载液滴高温自点火诊断方法和装置，实现在激波管装置中对静止环境下单液滴液相燃料自点火特性的研究，避免单液滴液相燃料与一次激波和二次激波之间强烈的物理作用，准确表征单液滴液相燃料蒸发特性与化学反应动力学特性对其自点火特性的影响。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0007]一种激波热加载液滴高温自点火诊断装置，包括激波管管体、进排气系统、压力采集系统、喷油系统；所述激波管管体包括驱动段、夹膜段和被驱动段，所述夹膜段设置在驱动段和被驱动段之间，所述驱动段、夹膜段和被驱动段依次连接，所述被驱动段的末端设置
有实验段，所述实验段的前端设置有压力采集系统，所述压力采集系统将采集信号传送至喷油系统，所述喷油系统与实验段连接。
[0008]进一步的，所述被驱动段还包括过渡段；所述过渡段设置在被驱动段与试验段之间。
[0009]进一步的，所述进排气系统包括输气管路、高压气瓶、混气罐和真空泵，所述高压气瓶内装有不同种类的气体，所述高压气瓶设置有多个；所述高压气瓶与输气管路连接，输气管路连接在激波管管体上；输气管路设置至少有两根，其中一根输气管路为驱动段输入驱动气，另一输气管路与高压气瓶之间连接有混气罐，所述混气罐用于将高压气瓶中的气体制备成试验气体与被驱动段连接；多个输气管路之间相互连接，输气管路上设置有多个阀门；所述输气管路还接通室外大气环境。
[0010]进一步的，所述压力采集系统包括压力传感器，信号转换器和数据采集器；所述压力传感器设置在激波管管体上，所述压力传感器通过信号转换器连接至数据采集器，所述数据采集器和液滴发生器控制仪连接。
[0011]进一步的，所述压力传感器设置有多个，其中一个压力传感器与液滴发生器的位置对称设置在实验段的下壁面，剩余压力传感器设置在试验段上壁面并且压力传感器之间轴向距离相等。
[0012]进一步的，所述喷油系统包括液滴发生器、液滴发生器控制仪、高压油泵、油箱和输油管路，所述液滴发生器控制仪通过控制电缆和液滴发生器连接，所述液滴发生器和实验段连接；所述液滴发生器上还通过输油管道连接有高压油泵，所述高压油泵和油箱连接。
[0013]进一步的，所述输气管路上还设置有真空泵，所述真空泵通过输气管路为激波管管体抽真空。
[0014]进一步的，所述输气管路上设置有多个气体压力计，所述第一气体压力计通过监测管路与驱动段连接，所述输气管路上设置的第二气体压力计通过监测管路与被驱动段相连。
[0015]进一步的，所述实验段的侧壁面设置两个可视化视窗，端面设置大尺寸可视化端盖视窗，高速摄像机可透过两个方向的可视化窗口对实验过程进行拍摄。
[0016]本专利技术还提供了一种基于激波热加载液滴高温自点火诊断方法，在对激波管管体进行真空处理后，在驱动段与被驱动段中充入实验所需气体；通过压力采集系统对激波管管体内压力进行采集；再采集所得的信号传送至喷油系统，喷油系统根据收到的信号，对激波管的实验段进行喷油。
[0017]与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：
[0018]本专利技术提出了一种激波热加载液滴高温自点火诊断方法和装置，根据二次激波诱发的压力跃迁信号触发液滴发生器喷油，在反射二次激波后将单液滴液相燃料引入静止实验环境，避免了激波与单液滴液相燃料之间强烈的物理作用，可以准确表征单液滴液相燃料的自点火特性，为构建实际发动机燃料的燃烧模型提供理论基础；在本专利技术提供的装置中，通过压力采集系统所得的管内压力变化曲线，触发高速摄像机开始拍摄；当实验表征反射激波经过实验部位，精致的高温高压环境形成，触发喷油系统。
[0019]进一步的，本专利技术提供的装置中设置有过渡段，驱动段、夹膜段与被驱动段的激波管管路截面形状为圆形，圆形管路有利于激波面稳定，并且减小边界层效应对实验结果的
影响；而实验段管路设计为方形主要目的是加大视窗尺寸，便于开展可视化试验，如在圆形管路上设计视窗，视窗尺寸会减小30％
‑
40％；因此在本装置所述被驱动段与实验段之间设置有过渡段；因为激波从圆形管路过渡到方形管路时，激波有膨胀过程，过渡段的设置有利于激波面的稳定；能够有效的实现被驱动段圆形管路与实验段方形管路的平缓过渡。
[0020]进一步的，本装置中的高压气瓶设置有多个，气瓶内的气体可以实现多种混合方式，也可以是单一的气体实验，该步骤的设置可以有效的增加装置的利用率，提高装置的使用效果，同时，多个气瓶单独设置还有利于高压气瓶的更换；并在，在与被驱动段连接的暑期管路上还设置有混气罐，所述混气罐用于配置、储存实验气体，在实验过程中，能够有效的提高实验效率，还能够有效的增加装置的试验准确性，是保证实验安全进行的基础；本装置上设置有多个输气管路，输气管路上设置有多个阀门，阀门能够有效控制高压气体的流动；所述输气管路还接通本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种激波热加载液滴高温自点火诊断装置，其特征在于，包括激波管管体、进排气系统、压力采集系统、喷油系统；所述激波管管体包括驱动段(1)、夹膜段(2)和被驱动段(3)，所述夹膜段(2)设置在驱动段(1)和被驱动段(3)之间，所述驱动段(1)、夹膜段(2)和被驱动段(3)依次连接，所述被驱动段(3)的末端设置有实验段(5)，所述实验段(5)的前端设置有压力采集系统，所述压力采集系统将采集信号传送至喷油系统，所述喷油系统与实验段(5)连接。2.根据权利要求1所述的一种激波热加载液滴高温自点火诊断装置，其特征在于，所述被驱动段(3)还包括过渡段(4)；所述过渡段(4)设置在被驱动段(3)与试验段(5)之间。3.根据权利要求1所述的一种激波热加载液滴高温自点火诊断装置，其特征在于，所述进排气系统包括输气管路(6)、高压气瓶、混气罐(11)和真空泵(12)，所述高压气瓶内装有不同种类的气体，所述高压气瓶设置有多个；所述高压气瓶与输气管路(6)连接，输气管路(6)连接在激波管管体上；输气管路(6)设置至少有两根，其中一根输气管路(6)为驱动段(1)输入驱动气，另一输气管路(6)与高压气瓶之间连接有混气罐(11)，所述混气罐(11)用于将高压气瓶中的气体制备成试验气体与被驱动段连接；多个输气管路(6)之间相互连接，输气管路(6)上设置有多个阀门；所述输气管路(6)还接通室外大气环境(22)。4.根据权利要求1所述的一种激波热加载液滴高温自点火诊断装置，其特征在于，所述压力采集系统包括压力传感器(13)，信号转换器(14)和数据采集器(15)；所述压力传感器(13)设置在激波管管体上，所述压力传感器(13)通过信号转换器(14)连接至数据采集器(15)，所述数据采集器(15)和液滴发生器控制仪(17)连接。5.根据权利要求4所述的一种激波热加载液滴高温自点火...
【专利技术属性】
技术研发人员：张英佳，张与阳，黄佐华，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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