[发明专利]一种定容燃烧实验装置及包括其的燃烧实验系统及方法

权利要求书

1.一种定容燃烧实验装置，其特征在于，包括腔体、点火电极、电机、变频器、控制单元以及安装于所述腔体上的多台扇叶器，

其中，所述腔体用于提供密闭空间，所述点火电极安装于所述腔体内，所述点火电极放电尖端的中心位于所述腔体的中心，用于点燃所述腔体内的气体，每台扇叶器均连接一台变频器和一台电机，所述控制单元与所述点火电极和各变频器连接，通过向各变频器发送指令，控制相应的电机的转速，从而带动相应的扇叶器转动，从而在所述腔体内形成湍流流场。

2.根据权利要求1所述的定容燃烧实验装置，其特征在于，

所述定容燃烧实验装置还包括磁力联轴器，所述磁力联轴器通过磁力连接所述扇叶器与所述电机。

3.根据权利要求1所述的定容燃烧实验装置，其特征在于，多台扇叶器的结构相同，以所述腔体的中心为中心，在所述腔体上呈中心对称结构的形式布置。

4.一种定容燃烧实验系统，其特征在于，包括：

如权利要求1至3中任一项所述的定容燃烧实验装置；

真空泵，与所述腔体连接，用于将腔体内的气体排出，在腔体内建立真空环境；

进排气系统，与所述腔体连接，用于将目标混合气的各组分按照所需的量注入所述腔体内；以及

辅助测试装置，与腔体连接，用于测试火焰传播过程中的燃烧特性；

其中，所述控制单元与所述辅助测试装置连接，通过控制单元向所述点火电极和所述辅助测试装置发送指令，获取腔体形成的湍流环境下预混火焰传播过程中的燃烧特性。

5.根据权利要求4所述的定容燃烧实验系统，其特征在于，所述定容燃烧实验系统还包括加热装置，安装于所述腔体上，所述加热装置用于将所述目标混合气加热到实验预期目标温度。

6.根据权利要求4所述的定容燃烧实验系统，其特征在于，还包括光学视窗，安装在所述腔体上，所述光学视窗在所述腔体上的安装位置不与所述扇叶器的安装位置发生干涉。

7.一种定容燃烧实验方法，利用如权利要求4所述的定容燃烧实验系统进行目标湍流预混燃烧实验，包括以下步骤：

S1标定出扇叶器的转动速度以及转动方向与湍流强度的对应关系；

S2通过真空泵将腔体内的气体排出，建立真空环境；

S3通过进排气系统，将目标混合气的各组分气体按照所需的量注入所述腔体内；

S4根据目标湍流强度，通过控制单元向变频器发送指令，控制扇叶器的转动速度以及转动方向，在所述腔体内形成目标湍流环境；

S5所述目标湍流环境稳定后，通过控制单元向点火电极以及辅助测试装置发送指令，点燃目标混合气，并获取所述目标湍流环境下的预混火焰传播过程中的燃烧特性。

8.根据权利要求7所述的定容燃烧实验方法，其特征在于，在步骤S4中，所述控制单元通过向多台变频器发送相同指令，使得多台电机转动，带动多台扇叶器以相同转速按照相同方向同步转动，从而在所述腔体内形成无主流的各向同性的湍流流场。

9.根据权利要求7所述的定容燃烧实验方法，其特征在于，在步骤S4中，所述控制单元通过向一台变频器发送指令，使得一台电机单独转动，带动与所述电机连接的扇叶器转动，其他扇叶器不转动，从而在所述腔体内形成有单一主流的湍流流场。

10.根据权利要求7所述的定容燃烧实验方法，其特征在于，在步骤S4中，所述控制单元通过向多台变频器中的两台以上发送不同指令，使得多台扇叶器中转动的扇叶器的转动方向和转动速度中至少有一项不同，从而在所述腔体内形成各向异性的湍流流场。