一种气液两相激波聚焦起爆实验装置制造方法及图纸

本发明专利技术的目的在于提供一种气液两相激波聚焦起爆实验装置，包括驱动段、夹膜段、爆轰波发生段，驱动段、夹膜段、爆轰波发生段依次相连，爆轰波发生段包括外管、内管，外管安装在内管外部，二者之间形成环形导流腔，环形导流腔连通气液混合物进口，内管里的空间为相通的聚焦腔和爆轰波传播区，爆轰波传播区靠近爆轰波发生段的第一端部一侧，内管壁面开设进气孔，进气孔与环形导流腔相通。本发明专利技术提供了一种强度可控的稳定激波触发装置，同时可以实现液态燃料和气相混合物在爆轰波发生段的均匀混合，为激波聚焦起爆不同气液两相混合物的研究提供了简单可行的方法。供了简单可行的方法。供了简单可行的方法。

【技术实现步骤摘要】
一种气液两相激波聚焦起爆实验装置


[0001]本专利技术涉及的是一种实验装置，具体地说是爆轰发动机实验装置。

技术介绍

[0002]如何安全有效地起爆是爆轰发动机实现工程应用亟需解决的关键问题。目前，常采用的方法是利用瞬间释放高能直接起爆或在较小能量点火下通过火焰加速由爆燃转爆轰过程获得爆轰波两种方法。前者往往需要过大的能量，尤其是对于大胞格尺寸的碳氢燃料/空气混合物，往往需要上百千焦甚至兆焦量级的触发能量才能直接起爆成功，这在实际中是难以实现的；后者通常采用在管道中加入障碍物(如Shchelkin螺旋、孔板、凹槽)来促进火焰从层流到湍流的转捩和加速化学反应，在发展过程中压力波不断叠加形成激波，激波、火焰、障碍物共同作用下产生局部“热点”触发过驱爆轰波，这样复杂的过程往往导致起爆距离和起爆时间过长。
[0003]激波聚焦引起的瞬间高能释放诱导爆轰成为一种新的方法。激波聚焦起爆主要利用激波在收敛空间内汇聚使得某处的密度、压力、温度在短时间内激增，从而引起可燃混合物自燃，再通过复杂的波系碰撞强化以及激波与火焰的相互作用，促使爆轰波更快形成。目前，激波聚焦起爆装置都是针对气相可燃混合物，见申请号为202110699623.2、202011435485.9的专利文件。
[0004]气液两相混合物的起爆涉及燃料液滴破碎、雾化、蒸发以及气液掺混等复杂过程，高利用激波聚焦方法起爆气液两相混合物面临更多的困难。液态的高碳氢燃料与空气混合物的直接起爆能量往往更大，这就给气液两相混合物的掺混和激波起爆管的设计带来更多挑战。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供可以实现液态燃料和气相混合物在爆轰波发生段的均匀混合的一种气液两相激波聚焦起爆实验装置。
[0006]本专利技术的目的是这样实现的：
[0007]本专利技术一种气液两相激波聚焦起爆实验装置，其特征是：包括驱动段、夹膜段、爆轰波发生段，驱动段、夹膜段、爆轰波发生段依次相连，驱动段的两端分别设置驱动段第一法兰和驱动段第二法兰，夹膜段的两端分别设置夹膜段第一法兰和夹膜段第二法兰，爆轰波发生段的第一端部设置发生段法兰，爆轰波发生段的第二端部设置气液混合物进口，驱动段第一法兰设置第一耐压膜，驱动段第二法兰和夹膜段第一法兰之间安装第二耐压膜，夹膜段第二法兰与发生段法兰之间设置第三耐压膜；所述爆轰波发生段包括外管、内管，外管安装在内管外部，二者之间形成环形导流腔，环形导流腔连通气液混合物进口，内管里的空间为相通的聚焦腔和爆轰波传播区，爆轰波传播区靠近爆轰波发生段的第一端部一侧，内管壁面开设进气孔，进气孔与环形导流腔相通。
[0008]本专利技术还可以包括：
[0009]1、爆轰波发生段安装测量压力波的压力传感器和测量火焰信号的热电偶。
[0010]2、夹膜段分别设置缓冲气进气孔和缓冲气排气孔，缓冲气排气孔安装电磁阀。
[0011]3、驱动段设置驱动气进气孔。
[0012]4、夹膜段的长度小于驱动段和爆轰波发生段长度，第一耐压膜的承受压力大于第二耐压膜和第三耐压膜的承受压力。
[0013]5、爆轰波发生段内管上壁面的进气孔与下壁面的进气孔为交错布置，同侧进气孔等距分布，聚焦腔壁面的进气孔沿周向均匀布置且方向为壁面法向。
[0014]6、爆轰波发生段热电偶和压力传感器数量相同，相对布置。
[0015]本专利技术的优势在于：本专利技术提供了一种强度可控的稳定激波触发装置，同时可以实现液态燃料和气相混合物在爆轰波发生段的均匀混合，为激波聚焦起爆不同气液两相混合物的研究提供了简单可行的方法。
附图说明
[0016]图1为本专利技术的结构示意图；
[0017]图2为图1的C向剖视图；
[0018]图3为图1的D向剖视图。
具体实施方式
[0019]下面结合附图举例对本专利技术做更详细地描述：
[0020]结合图1
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3，本专利技术液态燃料激波聚焦起爆装置包括：驱动段1、夹膜段2、爆轰波发生段3。驱动段1包括法兰101、法兰开有的O型槽102、第一耐压膜103、驱动气进气孔104、驱动段腔室105；夹膜段包括第二耐压膜201、缓冲气进气孔202、缓冲气排气孔203；爆轰波发生段包括第三耐压膜301、外管302、压力传感器303、内管304、聚焦腔305、热电偶306、爆轰波传播区307、进气孔308、环形导流腔309、气液混合物进口310。驱动段1、夹膜段2、爆轰波发生段3同轴布置并且内径一致，通过法兰101连接固定，法兰之间均安装耐压塑料膜。驱动段沿径向开有驱动气进气孔104；夹膜段2开有两个径向孔，一个为进气孔202，另一个为排气孔203，排气孔安装电磁阀以实现对激波破膜的远程精确控制；爆轰波发生段3包含同轴布置的外管302和内管304，外管302左端面为燃料(液相)和氧化剂(气相)混合物进口310，外管302和内管304之间的环形区域为气液混合物导流腔309，内管包含爆轰波传播区307和聚焦腔305，内管304上下壁面以及聚焦腔305壁面各开有进气孔308，气液混合物从外管左端进口310进入导流腔309经进气孔308进入内管304。在爆轰波发生段安装高频压力传感器303和热电偶306分别测量压力波和火焰信号。
[0021]夹膜段2的长度远小于驱动段1和爆轰波发生段3长度，第一耐压膜103的承受压力大于第二耐压膜201和第三耐压膜301的承受压力。
[0022]爆轰波发生段3上壁面小孔与下壁面小孔为交错布置，同侧小孔等距分布，聚焦腔305壁面小孔沿周向均匀布置且方向为外壁面法向。
[0023]爆轰波发生段3热电偶306和压力传感器303数量相同，相对布置。
[0024]下面介绍本专利技术实施方式的工作过程和原理，以便于理解本专利技术的优势。当本专利技术气液两相激波聚焦起爆实验装置开始工作时，在驱动段填充高压驱动气，通过改变驱动
气的压力来实现对入射激波强度的控制，根据不同的实验要求驱动气可以为氮气或者氩气。在夹膜段填充缓冲空气，通过远程控制夹膜段电磁阀的开闭实现缓冲空气瞬间泄压，从而使得控制驱动段和被驱动段之前的膜片破裂，进而达到控制激波产生的目的。待驱动气和缓冲气填充好后，将预混好的气态氧化剂和液态燃料从混合物进口通入到环形导流腔内，再经一系列进气孔进入内管，进气孔上下壁面的交错布置有效保证了气液混合物在爆轰波发生段的均匀分布。驱动气、缓冲气、气液混合物填充好后，打开电磁阀，缓冲空气瞬间从排气孔排出导致夹膜段泄压，第二耐压膜和第三耐压膜在压差作用下相继破裂，产生的激波从爆轰波发生段的右端向左端传播，一方面，激波扫过使得爆轰波发生段气态氧化剂密度、压力等热力学参数升高，另一方面，激波与液滴的碰撞以及激波后的高速气流导致液滴进一步变形破碎，有助于爆轰波的形成和传播。当激波在聚焦腔反射汇聚，可燃混合物的局部压力、温度突升，当聚焦腔内混合物的热力学参数达到某一极限值时，会诱发剧烈的燃烧产生局部小范围的爆炸，诱导过驱爆轰波的形成。过驱爆轰波向右端传播的过程中逐本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种气液两相激波聚焦起爆实验装置，其特征是：包括驱动段、夹膜段、爆轰波发生段，驱动段、夹膜段、爆轰波发生段依次相连，驱动段的两端分别设置驱动段第一法兰和驱动段第二法兰，夹膜段的两端分别设置夹膜段第一法兰和夹膜段第二法兰，爆轰波发生段的第一端部设置发生段法兰，爆轰波发生段的第二端部设置气液混合物进口，驱动段第一法兰设置第一耐压膜，驱动段第二法兰和夹膜段第一法兰之间安装第二耐压膜，夹膜段第二法兰与发生段法兰之间设置第三耐压膜；所述爆轰波发生段包括外管、内管，外管安装在内管外部，二者之间形成环形导流腔，环形导流腔连通气液混合物进口，内管里的空间为相通的聚焦腔和爆轰波传播区，爆轰波传播区靠近爆轰波发生段的第一端部一侧，内管壁面开设进气孔，进气孔与环形导流腔相通。2.根据权利要求1所述的一种气液两相激波聚焦起爆实验装置，其特征是：爆轰波发生段安装测量压力...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵宁波，郑洪涛，杨洪磊，杨仁，贾雄斌，陈祥，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：