一种脉动气体发生装置及不稳定燃烧实验设备制造方法及图纸

本申请提供了一种脉动气体发生装置及不稳定燃烧实验设备，涉及航空航天设备技术领域。脉动气体发生装置包括控制模组及脉动气流发生模组；脉动气流发生模组包括基座及两个振动器，两个振动器相对设置于基座的两侧，两个振动器均与控制模组连接，两个振动器与基座之间形成有相对密封的振动腔，基座上还设有与振动腔连通的进气口和出气口，进气口外接提供辅助气流的辅助气路连接，出气口与火箭发动机模型燃烧室中的喷注装置连接。本申请提供的脉动气体发生装置为辅助脉动气流扰动对燃烧不稳定机理提供实验条件，实验效果好，并且整体结构简单、安装方便、成本低。成本低。成本低。

【技术实现步骤摘要】
一种脉动气体发生装置及不稳定燃烧实验设备


[0001]本申请涉及航空航天设备
，尤其涉及一种脉动气体发生装置及不稳定燃烧实验设备。

技术介绍

[0002]不稳定燃烧是航空发动机和液体火箭发动机研制过程中面临的重大科学和技术难题之一。在液体火箭发动机工作过程中，燃烧室内极易发生燃烧不稳定问题。燃烧不稳定是指压力周期性脉动且脉动幅值超过燃烧室压力的5％。当燃烧室中发生不稳定燃烧室，燃烧室的压力、流速和热释放率等参数急剧振荡，造成发动机部件损伤，发动机寿命缩短，严重时甚至引起爆炸，进而限制了当前大推力液体火箭发动机的研制进程。
[0003]现有的对于不稳定燃烧进行机理研究的方式通常是直接通过声场扰动或控制当量比脉动对燃烧过程施加影响作用，但是研究效果都不是很理想。

技术实现思路

[0004]本申请的目的在于提供一种脉动气体发生装置及不稳定燃烧实验设备，用以解决现有技术中存在的不足。
[0005]为达上述目的，第一方面，本申请提供的一种脉动气体发生装置，应用于不稳定燃烧实验设备，所述不稳定燃烧实验设备包括火箭发动机模型燃烧室，所述脉动气体发生装置包括控制模组及脉动气流发生模组；
[0006]所述脉动气流发生模组包括基座及两个振动器，两个所述振动器相对设置于所述基座的两侧，两个所述振动器均与所述控制模组连接，两个所述振动器与所述基座之间形成有相对密封的振动腔，所述基座上还设有与所述振动腔连通的进气口和出气口，其中，所述进气口用于外接提供辅助气流的辅助气路连接，所述出气口与所述火箭发动机模型燃烧室中的喷注装置连接；
[0007]所述控制模组能够向所述振动器发出控制信号，以使两个所述振动器能够将进入所述振动腔的所述辅助气流转换为脉动气流输出。
[0008]结合第一方面，在一种可能的实施方式中，所述振动腔的宽度由中心向四周逐渐缩小，两个所述振动器分别位于所述振动腔沿宽度方向的两侧。
[0009]结合第一方面，在一种可能的实施方式中，所述进气口至所述振动腔设有渐扩段，所述振动腔至所述出气口设有渐缩段。
[0010]结合第一方面，在一种可能的实施方式中，所述振动器与所述基座之间的配合处设有密封件和/或密封胶。
[0011]结合第一方面，在一种可能的实施方式中，所述振动器为扬声器，所述扬声器的振动膜片朝向所述振动腔。
[0012]结合第一方面，在一种可能的实施方式中，所述振动器与所述基座为可拆卸连接。
[0013]结合第一方面，在一种可能的实施方式中，所述基座包括座体、两个安装板以及多
个调节组件；
[0014]所述座体上设置有所述进气口和所述出气口；
[0015]两个所述安装板别设置于所述座体的两侧，且所述安装板与所述座体之间通过可伸缩的波纹管密封连接，两个所述安装板远离所述座体的一侧设置有所述振动器；
[0016]所述调节组件设置于所述安装板与所述座体之间，所述调节组件能够调节所述安装板与所述座体之间的间距。
[0017]结合第一方面，在一种可能的实施方式中，所述控制信号包括幅值控制信号、频率控制信号或相位控制信号中的至少一种。
[0018]结合第一方面，在一种可能的实施方式中，所述控制模组包括依次连接的控制单元、信号发生器及功率放大器，所述功率放大器分别与两个所述振动器连接。
[0019]第二方面，本申请还提供了一种不稳定燃烧实验设备，包括火箭发动机模型燃烧室及如上述第一方面提供的所述脉动气体发生装置。
[0020]相比于现有技术，本申请的有益效果：
[0021]本申请提供了一种脉动气体发生装置及不稳定燃烧实验设备，其中，脉动气体发生装置包括控制模组及脉动气流发生模组；脉动气流发生模组包括基座及两个振动器，两个振动器相对设置于基座的两侧，两个振动器均与控制模组连接，两个振动器与基座之间形成有相对密封的振动腔，基座上还设有与振动腔连通的进气口和出气口。在本申请中，进气口外接提供辅助气流的辅助气路连接，出气口与火箭发动机模型燃烧室中的喷注装置连接；再通过控制模组能够向振动器发出控制信号，以使两个振动器将进入振动腔的辅助气流转换为脉动气流通过出气口输出给喷注装置，进而对火箭发动机模型燃烧室中燃烧器的燃烧进行扰动，并且在使用过程中，扰动的幅值及频率可由控制模组控制调节，因此可以准确地控制燃烧器内的气流流场，进而为辅助脉动气流扰动对燃烧不稳定机理提供实验条件，实验效果好。并且本申请提供的脉动气体发生装置还具有结构简单、安装方便、成本低等优势。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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获得其他相关的附图。
[0023]图1示出了本申请实施例提供的一种应用了脉动气体发生装置的不稳定燃烧实验设备的系统模块示意图；
[0024]图2示出了本申请实施例提供的一种脉动气体发生装置的立体结构示意图；
[0025]图3示出了图2所示脉动气体发生装置中的一种脉动气流发生模组的立体结构示意图；
[0026]图4示出了图3所示脉动气流发生模组的分解示意图；
[0027]图5示出了图3所示脉动气流发生模组的俯视图；
[0028]图6示出了图5中A
‑
A向的剖视图；
[0029]图7示出了通过纹影法对燃烧器内未通入辅助气流扰动(a)和利用本实施例提供
的脉动气体发生装置提供脉动气流(氦气)扰动(b)时的流程拍摄图；
[0030]图8示出了通过纹影法拍摄的本实施例提供的脉动气体发生装置提供脉动气流(燃气)扰动时燃烧器中预混气燃烧时火焰面的拍摄图；
[0031]图9示出了本申请实施例提供的另一种脉动气体发生装置的结构示意图。
[0032]主要元件符号说明：
[0033]100
‑
控制模组；110
‑
控制单元；120
‑
信号发生器；130
‑
功率放大器；200
‑
脉动气流发生模组；201
‑
振动腔；210
‑
基座；210a
‑
座体；210b
‑
安装板；210c
‑
波纹管；210d
‑
调节组件；211
‑
进气口；211a
‑
渐扩段；212
‑
腔孔；213
‑
出气口；213a
‑
渐缩段；220
‑
振动器；221
‑
振动膜片；230
‑
固定支架；240
‑
密封垫；250
‑
密封圈；300
‑
辅助气路；400...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种脉动气体发生装置，应用于不稳定燃烧实验设备，所述不稳定燃烧实验设备包括火箭发动机模型燃烧室，其特征在于，所述脉动气体发生装置包括控制模组及脉动气流发生模组；所述脉动气流发生模组包括基座及两个振动器，两个所述振动器相对设置于所述基座的两侧，两个所述振动器均与所述控制模组连接，两个所述振动器与所述基座之间形成有相对密封的振动腔，所述基座上还设有与所述振动腔连通的进气口和出气口，其中，所述进气口用于外接提供辅助气流的辅助气路连接，所述出气口与所述火箭发动机模型燃烧室中的喷注装置连接；所述控制模组能够向所述振动器发出控制信号，以使两个所述振动器能够将进入所述振动腔的所述辅助气流转换为脉动气流输出。2.根据权利要求1所述的脉动气体发生装置，其特征在于，所述振动腔的宽度由中心向四周逐渐缩小，两个所述振动器分别位于所述振动腔沿宽度方向的两侧。3.根据权利要求1所述的脉动气体发生装置，其特征在于，所述进气口至所述振动腔设有渐扩段，所述振动腔至所述出气口设有渐缩段。4.根据权利要求1所述的脉动气体发生装置，其特征在于，所述振动器与所述基座之间的配合处设有密封件和/或密封胶。5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨立军，李敬轩，刘晓康，宋艺伟，张玥，梁炫烨，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：