【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及发动机燃烧系统领域，尤其涉及一种模块化设计的旋流、雾化及燃烧的可视化实验装置。
技术介绍
1、航空发动机设计制造能力代表了一个国家的科技工业水平和综合国力，提升航空发动机设计制造能力，对我国军机的安全和性能，以及民机适航取证有着重要影响。随着国际民航组织对航空发动机的排放标准越来越严，以及我国对世界庄严承诺的“碳达峰”及“碳中和”目标，进一步提升航空发动机燃烧效率，降低有害物质排放，是航发领域研究的重点与难点。
2、随着航空事业的不断发展，航空发动机朝着高温升(军机)、低排放及低油耗(民机)的方向发展，发动机燃烧室由传统富油头部设计向多级旋流燃油分级的贫油燃烧头部设计发展。先进航空发动机燃烧室头部进气量大幅增加，参加燃烧的空气流量分配大于60％，流场结构、燃油雾化、油气混合、燃烧组织等都在燃烧室头部完成，导致常规燃烧室无法满足高温升及低污染燃烧室的基本要求，显著增加了燃烧系统设计的复杂程度及难度。
3、随着先进航空发动机进气雷诺数及旋流数增大及旋流级数增多，气流与燃油喷雾的耦合作用显著增强，大大提升了燃烧室旋流进气系统及燃油喷雾系统的开发难度。先进航空发动机燃烧室中，复杂气流与燃油喷雾的匹配非常重要。但真实航空发动机工况条件下，高雷诺数强旋、多旋来流对燃油喷雾破碎雾化的影响机理不清，这限制了先进航空发动机燃烧系统的开发及优化。解明复杂强旋多旋来流对燃油喷雾破碎雾化的影响，能有力支撑先进航空发动机燃烧系统的开发，对发掘现有燃烧室潜能，以及如何优化现有燃烧室有着重要意义。
4、因此，
技术实现思路
1、有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是现有雾化燃烧试验台无法宽范围内快速控制气流旋流数，实现同轴低旋到强旋气流的快速切换。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种模块化设计的旋流、雾化及燃烧的可视化实验装置，其特征在于，所述可视化实验装置采用同轴管道结构，通过所述可视化实验装置模拟和测量不同气流条件下的喷雾及燃烧特征，所述可视化实验装置包括油路模块、气路模块、定容弹和点火器，其中，
3、所述油路模块，安装在所述可视化实验装置的同轴管道中，常压液体通过质量流量控制器增大压力后进入所述油路模块，所述油路模块将所述液体喷出时实现破碎雾化，气体与所述液体的喷雾直接接触，实现气液相互作用；
4、所述气路模块，安装在所述可视化实验装置的上部，和所述定容弹固定连接，经过流量计控制流量后的气体进入所述气路模块，所述气路模块对所述气体进行稳压、整流和旋转处理，得到低旋到高旋、单旋到多旋的旋流气体，所述旋流气体进入气流喷雾相互作用区域；
5、所述定容弹，安装在所述可视化实验装置的下部，所述定容弹将气液相互作用限制在所述定容弹内部空间进行，实现不同气流温度及压力条件的气液相互作用；所述定容弹设置有容弹视窗，所述容弹视窗满足不同光学测试要求；
6、所述点火器，固定在所述定容弹本体上，通过远程电子控制，在液体雾化、液气混合结束后点火，从而实现喷雾燃烧。
7、进一步地，所述油路模块包括油管和喷嘴，所述油管的一端安装在所述可视化实验装置的同轴管道内部，所述喷嘴安装在同轴管道内部的底部，所述油管和所述油嘴直接连接，液体通过所述油管直达所述喷嘴，所述喷嘴将高压液体以射流方式喷出，形成射流或喷雾。
8、进一步地，所述喷嘴支持以模块化方式更换不同结构和/或类型的喷嘴，所述喷嘴的形式包括单孔、旋流和空气雾化，所述喷嘴的安装和拆卸仅需将所述喷嘴旋入或旋出对应的螺纹孔，实现快速更换。
9、进一步地，所述气路模块包括腔体顶盖、气室、旋流器罩和旋流器，所述腔体顶盖和所述气室通过螺纹固定连接，所述气室和所述旋流器罩通过双头螺栓固定连接，所述旋流器位于所述旋流器罩的旋流器安装筒中，所述定容弹和所述旋流器罩采用插接方式固定连接并通过密封圈密封，所述油管与所述腔体顶盖通过双头螺栓固定连接，所述喷嘴通过螺纹连接安装于所述旋流器的底部。
10、进一步地，所述可视化实验装置的所有部件的安装均设置为同轴安装，并在安装处设置密封垫进行密封，包括所述油管与所述腔体顶盖之间的安装、所述腔体顶盖和所述气室之间的安装、所述气室和所述旋流器罩之间的安装、所述油管和所述旋流器之间的安装、所述喷嘴和所述旋流器之间的安装。
11、进一步地，所述气室设置有进气孔和出气道，所述进气孔对称设置在所述气室的侧面，所述进气孔用于传送气流；所述出气道设置在所述气室底部，所述出气道与所述旋流器罩相连通；所述气室内部还安装有整流器，所述整流器具有蜂窝状，所述整流器调整气流进入所述旋流器的方向，降低所述气流的紊流特性。
12、进一步地，所述旋流器使气体做旋转运动并变成旋流气流，所述旋流器采用参数化建模，通过先进加工手段制造具有不同参数的旋流器，所述旋流器基于模块化替换，实现旋流气流从低旋到高旋的快速切换。
13、进一步地，所述旋流器建模参数包括旋流数量、叶片角度和旋向，所述旋流数量包括双通道和三通道，双通道旋流器通过双环形设计实现，三通道旋流器通过三环形设计实现，所述旋流器建模参数可以单独控制。
14、进一步地，所述容弹视窗与所述旋流器罩采用插接方式固定连接，在连接处设置密封圈进行密封；所述容弹视窗根据不同光学测试要求设置有多种结构形式，包括四视窗结构和三视窗结构，所述四视窗结构中，四个视窗互成90°；所述三视窗结构中，两个视窗之间呈135°，另两个视窗之间呈90°。
15、进一步地，所述点火器的点火位置和点火器能量，可根据实验需求更换。
16、在本专利技术的较佳实施方式中，和现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
17、1、本专利技术通过先进制造技术和模块化设计，采用先进制造技术制作相应旋流数的旋流器，采用模块化设计集成旋流器，可实现同轴低旋到强旋气流的快速切换，宽范围控制气流旋流数，最大旋流数可达到7；
18、2、本专利技术集成旋流器、燃油喷嘴及定容弹，可实现不同旋流条件下的同轴射流破碎雾化及燃烧，能够满足雾化、旋流特征、旋流雾化相互作用和旋流雾化燃烧等多种实验测试要求。
19、以下将结合附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本专利技术的目的、特征和效果。
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1.一种模块化设计的旋流、雾化及燃烧的可视化实验装置，其特征在于，所述可视化实验装置采用同轴管道结构，通过所述可视化实验装置模拟和测量不同气流条件下的喷雾及燃烧特征，所述可视化实验装置包括油路模块、气路模块、定容弹和点火器，其中，
2.如权利要求1所述的可视化实验装置，其特征在于，所述油路模块包括油管和喷嘴，所述油管的一端安装在所述可视化实验装置的同轴管道内部，所述喷嘴安装在同轴管道内部的底部，所述油管和所述油嘴直接连接，液体通过所述油管直达所述喷嘴，所述喷嘴将高压液体以射流方式喷出，形成射流或喷雾。
3.如权利要求2所述的可视化实验装置，其特征在于，所述喷嘴支持以模块化方式更换不同结构和/或类型的喷嘴，所述喷嘴的形式包括单孔、旋流和空气雾化，所述喷嘴的安装和拆卸仅需将所述喷嘴旋入或旋出对应的螺纹孔，实现快速更换。
4.如权利要求1所述的可视化实验装置，其特征在于，所述气路模块包括腔体顶盖、气室、旋流器罩和旋流器，所述腔体顶盖和所述气室通过螺纹固定连接，所述气室和所述旋流器罩通过双头螺栓固定连接，所述旋流器位于所述旋流器罩的旋流器安装筒中，所述
5.如权利要求4所述的可视化实验装置，其特征在于，所述可视化实验装置的所有部件的安装均设置为同轴安装，并在安装处设置密封垫进行密封，包括所述油管与所述腔体顶盖之间的安装、所述腔体顶盖和所述气室之间的安装、所述气室和所述旋流器罩之间的安装、所述油管和所述旋流器之间的安装、所述喷嘴和所述旋流器之间的安装。
6.如权利要求5所述的可视化实验装置，其特征在于，所述气室设置有进气孔和出气道，所述进气孔对称设置在所述气室的侧面，所述进气孔用于传送气流；所述出气道设置在所述气室底部，所述出气道与所述旋流器罩相连通；所述气室内部还安装有整流器，所述整流器具有蜂窝状，所述整流器调整气流进入所述旋流器的方向，降低所述气流的紊流特性。
7.如权利要求6所述的可视化实验装置，其特征在于，所述旋流器使气体做旋转运动并变成旋流气流，所述旋流器采用参数化建模，通过先进加工手段制造具有不同参数的旋流器，所述旋流器基于模块化替换，实现旋流气流从低旋到高旋的快速切换。
8.如权利要求7所述的可视化实验装置，其特征在于，所述旋流器建模参数包括旋流数量、叶片角度和旋向，所述旋流数量包括双通道和三通道，双通道旋流器通过双环形设计实现，三通道旋流器通过三环形设计实现，所述旋流器建模参数可以单独控制。
9.如权利要求1所述的可视化实验装置，其特征在于，所述容弹视窗与所述旋流器罩采用插接方式固定连接，在连接处设置密封圈进行密封；所述容弹视窗根据不同光学测试要求设置有多种结构形式，包括四视窗结构和三视窗结构，所述四视窗结构中，四个视窗互成90°；所述三视窗结构中，两个视窗之间呈135°，另两个视窗之间呈90°。
10.如权利要求1所述的可视化实验装置，其特征在于，所述点火器的点火位置和点火器能量，可根据实验需求更换。
...【技术特征摘要】
1.一种模块化设计的旋流、雾化及燃烧的可视化实验装置，其特征在于，所述可视化实验装置采用同轴管道结构，通过所述可视化实验装置模拟和测量不同气流条件下的喷雾及燃烧特征，所述可视化实验装置包括油路模块、气路模块、定容弹和点火器，其中，
2.如权利要求1所述的可视化实验装置，其特征在于，所述油路模块包括油管和喷嘴，所述油管的一端安装在所述可视化实验装置的同轴管道内部，所述喷嘴安装在同轴管道内部的底部，所述油管和所述油嘴直接连接，液体通过所述油管直达所述喷嘴，所述喷嘴将高压液体以射流方式喷出，形成射流或喷雾。
3.如权利要求2所述的可视化实验装置，其特征在于，所述喷嘴支持以模块化方式更换不同结构和/或类型的喷嘴，所述喷嘴的形式包括单孔、旋流和空气雾化，所述喷嘴的安装和拆卸仅需将所述喷嘴旋入或旋出对应的螺纹孔，实现快速更换。
4.如权利要求1所述的可视化实验装置，其特征在于，所述气路模块包括腔体顶盖、气室、旋流器罩和旋流器，所述腔体顶盖和所述气室通过螺纹固定连接，所述气室和所述旋流器罩通过双头螺栓固定连接，所述旋流器位于所述旋流器罩的旋流器安装筒中，所述定容弹和所述旋流器罩采用插接方式固定连接并通过密封圈密封，所述油管与所述腔体顶盖通过双头螺栓固定连接，所述喷嘴通过螺纹连接安装于所述旋流器的底部。
5.如权利要求4所述的可视化实验装置，其特征在于，所述可视化实验装置的所有部件的安装均设置为同轴安装，并在安装处设置密封垫进行密封，包括所述油管与所述腔体顶盖之间的安装、所述腔体顶盖和所述气室之间的安...
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