一种燃气瞬态质量流率测试方法、系统、装置及介质制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种燃气瞬态质量流率测试方法、系统、装置及介质，涉及燃气质量流率测试领域，所述方法包括：获取力传感器检测的燃气喷射出口处的压力数据；所述力传感器设于所述定容容器内的喷射器喷嘴口处；获得计量天平检测的定容容器排出的排水质量；所述计量天平通过管道与定容容器连接；根据所述压力数据和所述排水质量应用动量法和质量置换法计算燃气瞬态质量流率。通过标定燃气动量流和燃气喷射量来达到测试甲烷瞬态质量流率的目的。来达到测试甲烷瞬态质量流率的目的。来达到测试甲烷瞬态质量流率的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种燃气瞬态质量流率测试方法、系统、装置及介质


[0001]本专利技术涉及气体质量流率测试领域，特别是涉及一种基于动量法和质量置换法的燃气(甲烷)瞬态质量流率测试方法、系统及介质。

技术介绍

[0002]天然气高压缸内直喷技术实现了天然气的扩散燃烧，有利于提高发动机效率和清洁排放。相关研究人员一直关注高压气体喷射的演化规律，并证明燃气质量流率是发动机的宏观和微观特性发生变化的重要因素之一。然而目前对于天然气高压缸内直喷发动机燃料喷色和系统执行器喷射特性的研究较少，燃料喷射特性是一个动态过程，对于充分理解燃气射流特性及其燃料与空气的混合及燃烧至关重要。
[0003]一些研究人员采用测试装置直接测量甲烷射流质量流率。里杜特等人在喷油器喷嘴周围建立了一个带有多孔壁圆柱形室的试验台，以直接测量湍流射流中的轴向质量流率。阿扎德等人使用热线风速计和皮托管测量不同喷嘴尺寸下空气射流的轴向速度。
[0004]一些研究员在定容装置中对高压氢氧射流在氩气氛中的注入和混合特性进行了光学测试，以研究气体射流质量流率。此外，另一些研究人员使用与气体射流混合的微量气体或颗粒来测量气体射流特性。王等使用CO2作为空气射流中的示踪气体，Prashanth等人使用二氧化钛作为示踪粒子，在定容弹中使用纹影图像和PIV检测甲烷射流的速度，布鲁诺等人利用激光诱导荧光和PIV技术，采用甘油作为示踪粒子，在定容弹中测试甲烷射流，根据浓度和速度数据计算质量流率。
[0005]里杜特等人方法中试验台腔室可能会改变射流边界和测量结果，对喷射过程有重大影响。阿扎德等人的方法中，对于直喷发动机的高压甲烷射流，喷嘴为毫米级，气流复杂，因此，沿射流方向的气体射流质量流量很小，并且在横截面上分布不均匀。因此，这种使用测量装置进行直接测量的方法并不能准确测量甲烷射流在不同部分的质量流率。
[0006]对高压氢氧射流在氩气氛中的注入和混合特性进行了光学测试的方法，但是假设当压力梯度小时气体射流密度是恒定的，因此，该方法不适用于分析压差较大的高压甲烷气体射流。此外，与气体射流混合的微量气体或颗粒来测量气体射流特性的方法添加的微量气体或颗粒改变了喷射气体的性质和气体冲击试验的试验结果。并且这种方法比较复杂，测试设备复杂，价格昂贵。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供一种燃气瞬态质量流率测试方法、系统、装置及介质，通过标定燃气动量流和燃气喷射量来达到测试甲烷瞬态质量流率的目的。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0009]一种燃气瞬态质量流率测试方法，所述方法包括：
[0010]获取力传感器检测的燃气喷射出口处的压力数据；所述力传感器设于所述定容容器内的喷射器喷嘴口处；
[0011]获得计量天平检测的定容容器排出的排水质量；所述计量天平通过管道与定容容器连接；
[0012]根据所述压力数据和所述排水质量应用动量法和质量置换法计算燃气瞬态质量流率。
[0013]可选的，根据所述压力数据和所述排水质量应用动量法和质量置换法计算燃气瞬态质量流率，具体包括：
[0014]根据所述压力数据采用动量法获得燃气射流动量流曲线；
[0015]根据所述排水质量计算燃气喷射量；
[0016]根据所述燃气射流动量流曲线和所述燃气喷射量进行数据标定，得到所述燃气瞬态质量流率。
[0017]可选的，所述燃气喷射量的表达式为：
[0018][0019]其中，m
water
为排水的质量；ρ
water
为水的密度；z为气体压缩系数；t为冲击力持续时间；T0为燃气温度；p
m
为环境压力。
[0020]本专利技术还提供一种燃气瞬态质量流率测试系统，所述系统包括：
[0021]压力数据获取模块，用于获取力传感器检测的燃气喷射出口处的压力数据；所述力传感器设于所述定容容器内的喷射器喷嘴口处；
[0022]排水质量获取模块，用于获得计量天平检测的定容容器排出的排水质量；所述计量天平通过管道与定容容器连接；
[0023]计算模块，用于根据所述压力数据和所述排水质量应用动量法和质量置换法计算燃气瞬态质量流率。
[0024]可选的，所述计算模块具体包括：
[0025]曲线构建单元，用于根据所述压力数据采用动量法获得燃气射流动量流曲线；
[0026]喷射量计算单元，用于根据所述排水质量计算燃气喷射量；
[0027]标定单元，用于根据所述燃气射流动量流曲线和所述燃气喷射量进行数据标定，得到所述燃气瞬态质量流率。
[0028]本专利技术还提供一种燃气瞬态质量流率测试装置，所述装置包括：喷射器、定容容器、燃气储蓄罐、力传感器、计量天平、采集系统和上位机；
[0029]所述喷射器的燃气进气端连接所述燃气储蓄罐；所述喷射器的喷嘴设于所述定容容器内，所述力传感器设于所述定容容器内喷射器喷嘴处；所述力传感器与所述采集系统通信连接；所述定容容器通过排水管道与所述计量天平连接；
[0030]所述上位机与所述采集系统通信连接；
[0031]所述上位机，用于执行所述的燃气瞬态质量流率测试方法。
[0032]本专利技术还提供一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现所述的燃气瞬态质量流率测试方法。
[0033]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
[0034]本专利技术提供一种燃气瞬态质量流率测试方法、系统、装置及介质，考虑了甲烷燃气到达冲击力传感器前的沿程动量损失，在甲烷瞬态质量流率的测试上具有准确性。只需获
取动量流和排出水的质量两个物理量，并且在测试过程中，无需其他操作，容易实现。确定了甲烷燃气动量流与质量流率之间的对应关系，为研究高压燃气喷射特性提供了新的方法和路径。
附图说明
[0035]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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0036]图1为本专利技术实施例提供的燃气瞬态质量流率测试装置结构图；
[0037]图2为本专利技术实施例提供的喷射器结构示意图；
[0038]图3为本专利技术实施例提供的燃气瞬态质量流率测试方法流程图；
[0039]图4为本专利技术实施例提供的测试循环时序图。
具体实施方式
[0040]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0041]本专利技术的目的是提供一种燃气瞬态质量流率测试方法、系统、装置及介质，通过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃气瞬态质量流率测试方法，其特征在于，所述方法包括：获取力传感器检测的燃气喷射出口处的压力数据；所述力传感器设于所述定容容器内的喷射器喷嘴口处；获得计量天平检测的定容容器排出的排水质量；所述计量天平通过管道与定容容器连接；根据所述压力数据和所述排水质量应用动量法和质量置换法计算燃气瞬态质量流率。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述压力数据和所述排水质量应用动量法和质量置换法计算燃气瞬态质量流率，具体包括：根据所述压力数据采用动量法获得燃气射流动量流曲线；根据所述排水质量计算燃气喷射量；根据所述燃气射流动量流曲线和所述燃气喷射量进行数据标定，得到所述燃气瞬态质量流率。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述燃气喷射量的表达式为：其中，m
water
为排水的质量；ρ
water
为水的密度；z为气体压缩系数；t为t为冲击力持续时间；T0为燃气温度；p
m
为环境压力。4.一种燃气瞬态质量流率测试系统，其特征在于，所述系统包括：压力数据获取模块，用于获取力传感器检测的燃气喷射出口处的压力数据；所述力传感器设于所述定容容器内的喷射器喷嘴口处；排水...

【专利技术属性】
技术研发人员：董全，薛志龙，王迪，魏代君，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：