[发明专利]一种可多向观测的可视化变容弹装置及方法

说明书

本发明公开了一种可多向观测的可视化变容弹装置及方法：装置包括燃烧弹，燃烧弹设置一号电磁阀和二号电磁阀，一号电磁阀和二号电磁阀分别与时序控制器相连；一号电磁阀通过通气管路与储气罐相连，通气管路上有一号流量计和一号粒子发生器，二号电磁阀通过通油管路连接储油罐，通油管路上有二号流量计和二号粒子发生器；一号流量计和二号流量计分别与计算机相连；时序控制器分别与脉冲激光器和高速摄像机相连，高速摄像机连接计算机；脉冲激光器和燃烧弹之间设置扩束镜、二号准直镜、压缩镜，高速摄像机和燃烧弹之间设置一号准直镜；观测方法包括俯视观测和侧视观测。本发明能够得到燃烧室俯视截面与侧视截面，能够进行进气或喷油的流体运动观测。

技术领域

本发明涉及内燃机领域，更具体的说，是涉及一种可多向观测的可视化变容弹装置及方法。

背景技术

燃料的喷雾的形成与发展是内燃机燃烧及排放的重要影响因素。由于内燃机工作在高温、高压且可视程度低的环境下，在内燃机上直接研究喷雾较为困难。目前常见的容弹与可视窗口的相对位置固定，且受限于容弹体积大小，难以从任意角度观察容弹(容积可变的燃烧弹)内的喷雾射流及流场情况。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提出一种可多向观测的可视化变容弹装置及方法，能够通过PIV技术得到燃烧室俯视截面与侧视截面，容弹射流出口工装结构、安装位置、光学活塞位置均可调整；能够进行进气或喷油的流体运动观测，直观地研究喷雾射流的形成与发展过程。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明可多向观测的可视化变容弹装置，包括容积可变的燃烧弹，所述燃烧弹顶部设置有一号电磁阀和二号电磁阀，所述一号电磁阀和二号电磁阀分别通过一号电磁阀喷射信号线和二号电磁阀喷射信号线与时序控制器相连；所述一号电磁阀通过通气管路与储气罐相连，所述通气管路上设置有一号流量计和一号粒子发生器，所述二号电磁阀通过通油管路与储油罐相连，所述通油管路上设置有二号流量计和二号粒子发生器；所述一号流量计和二号流量计分别通过一号流量计信号线和二号流量计信号线与计算机相连，所述一号流量计信号线上设置有一号信号采集器，所述二号流量计信号线上设置有二号信号采集器；

所述时序控制器分别通过激光脉冲信号线和拍摄信号线与脉冲激光器和高速摄像机相连，所述高速摄像机通过图像信息传输线与计算机相连；所述脉冲激光器和燃烧弹之间沿激光传输方向依次设置有扩束镜、二号准直镜、压缩镜，所述高速摄像机和燃烧弹之间设置有一号准直镜。

所述燃烧弹包括壳体，所述壳体自其一侧壁向内开设有空腔，所述空腔内通过螺纹安装有可上下移动的螺纹管，所述螺纹管内安装有同轴线的凸透镜，所述螺纹管顶部粘接有光学活塞，所述光学活塞外侧壁设置有光学视窗，所述光学活塞上表面、燃烧弹内壁及光学视窗之间形成的空间构成容积可变的燃烧室；所述空腔底部设置有滑轨，所述滑轨上设置有滑动底座，所述滑动底座上安装有反射镜，通过反射镜沿滑轨移动，从而调整发射光路角度；所述壳体顶部设置有进气管和喷油嘴，一号电磁阀通过进气管连通燃烧室与通气管路，二号电磁阀通过喷油嘴连通燃烧室与通油管路。

本发明的目的还可通过以下技术方案实现。

本发明可多向观测的可视化变容弹装置的观测方法，包括以下过程：

第一部分：俯视观测

1)将扩束镜、二号准直镜、压缩镜沿激光传输方向依次设置于脉冲激光器和光学视窗之间，将一号准直镜设置于高速摄像机和反射镜之间的光路上；

2)打开脉冲激光器和高速摄像机，脉冲激光器发射脉冲激光，经过扩束镜、二号准直镜、压缩镜变为片状光经光学视窗垂直于燃烧弹轴向射入燃烧室；

3)时序控制器向一号电磁阀或二号电磁阀发送开启指令，一号电磁阀或二号电磁阀开启，开始喷射气流体或油流体，一号流量计或二号流量计采集流量信息，并通过一号信号采集器或二号信号采集器将流量信息发送至计算机；