[发明专利]基于介质阻挡放电的液滴蒸发与着火试验装置

说明书

本发明公开了一种基于介质阻挡放电的液滴蒸发与着火试验装置，包括试验舱、高压电源、液滴喷注器、三根L形金属杆、金属网状圆筒、两根金属棒、高压金属网板和低压金属板。液滴喷注器中液滴挂杆的杆芯内设有金属丝，外周包覆石英或陶瓷；L形金属杆一底端与金属网状圆筒连接；L形金属杆二底端和L形金属杆三底端均能与金属棒、高压金属网板或低压金属板可拆卸连接。通过改变L形金属杆的安装方式以及高压电源的连接方式，能实现三种电极布置方式，分别为同轴电极布置、平行柱头电极布置和平行网板电极布置。本发明能改善液体推进剂，尤其是碳氢液体燃料点火慢、点火难以及火焰不稳定的现状，实现对液体推进剂工质蒸发、着火过程的主动控制。

技术领域

本发明涉及等离子体辅助燃烧技术领域，特别是一种基于介质阻挡放电的液滴蒸发与着火试验装置。

背景技术

推进剂是运输工具动力装置的能量来源，在常见的各类推进剂中，液体推进剂因较气体密度大，使得有限容积的储箱能携带的燃料或者氧化剂更多，且与固体推进剂相比，采用液体推进剂具有可多次重复点火、易于控制等优势，使得以汽油和煤油为代表的液体推进剂在汽车、船舶、飞机、火箭上得到了最为广泛的应用。然而液体燃料的燃烧不像气体燃料简单的混合和点火即实现燃烧，而是经过一系列子过程才得以燃烧。具体包括：雾化、蒸发、混合、燃烧，这些子过程进行的快慢、充分程度等都直接或间接影响了整个点火过程，进而影响了发动机的启动性能。不论是在汽车发动机、传统航空发动机，还是火箭发动机、超燃冲压发动机中，实现快速、高效、稳定的点火都显得十分关键，可是在实际工况下，液体燃料的点火过程常常偏离理想情况，轻则导致点火延迟太长，对具有高速来流的吸气式发动机难以接受，重则直接导致点火失败，因此亟待解决液体推进剂蒸发和着火中存在的慢与不稳定问题。

现有的研究表明通过介质阻挡放电产生的等离子体具有热力学非平衡特性，其活化效应强、电离效率高，且该放电方式的电极可长时间运行，整个电极装置无运动机械部件、响应迅速，已在流动和燃烧控制领域显示出了卓越的性能。然而当前绝大多数放电等离子体点火、助燃装置都仅针对气体推进剂，且多采用较为成熟的电弧放电方式，即等离子体炬，这类点火方式会产生极其高温的等离子体，放电装置需要额外的水冷，对燃料的电离效率也比较低下，能耗十分高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种基于介质阻挡放电的液滴蒸发与着火试验装置，该基于介质阻挡放电的液滴蒸发与着火试验装置能改善液体推进剂，尤其是碳氢液体燃料点火慢、点火难以及火焰不稳定的现状。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种基于介质阻挡放电的液滴蒸发与着火试验装置，包括试验舱、高压电源、液滴喷注器、三根L形金属杆、金属网状圆筒、两根金属棒、高压金属网板和低压金属板。

试验舱为密闭舱体，试验舱的顶盖上设置有液滴喷注器安装孔和两个电极安装孔；两个电极安装孔对称设置在液滴喷注器安装孔的两侧。

高压电源包括高压输出端和接地端。

液滴喷注器包括液滴喷注器本体和液滴挂杆；液滴喷注器本体安装在液滴喷注器安装孔上，液滴挂杆伸入试验舱内，液体挂杆包括液滴通道，位于液滴通道外周的杆芯内设置有金属丝；液滴挂杆的外周包覆有石英或陶瓷，液滴挂杆的底端悬挂滴液。

三根L形金属杆分别为L形金属杆一、L形金属杆二和L形金属杆三。

每根L形金属杆的顶端均设置有支撑接头，每个支撑接头均能与电极安装孔可拆卸连接。

L形金属杆一的外周包覆有绝缘涂层，L形金属杆一的底端与金属网状圆筒固定连接。

两根金属棒分别为低压金属棒和高压金属棒，其中，至少一根金属棒的外周包覆有石英或陶瓷。

低压金属板的一侧包覆有石英或玻璃；高压金属网板包括不锈钢板和设置在不锈钢板一侧的铜网。