[发明专利]一种气体燃料预混旋流粒子发生装置

说明书

本发明专利公开了一种气体燃料预混旋流粒子发生装置，具体涉及超声速燃烧室地面试验领域。一种气体燃料预混旋流粒子发生装置，包括连接管路，所述连接管路采用金属软管，所述连接管路的出口端与超声速燃烧室连接，所述连接管路的进口端与高压气体燃料储存罐连接，所述连接管路上由进口处至出口处依次设有第一电磁阀、粒子储存腔体、预混旋流气缸和第二电磁阀，所述粒子储存腔体内填充有粒子。采用本发明技术方案解决了超声速燃烧室地面试验中粒子注入前的混合状态和流量稳定性的问题，可用于测量燃烧室气体燃料与来流的速度分布和混合特性。

技术领域

本发明涉及超声速燃烧室地面试验领域，特别涉及一种气体燃料预混旋流粒子发生装置。

背景技术

在超声速燃烧室的研究工作中，为了测量燃烧室气体燃料与来流的速度分布和混合特性，需要采用诸如粒子图像测速(Particle image velocimetry)和米散射(Miescattering)等片光测量技术，需要在被测气体燃料中添加较小尺度的微粒作为示踪粒子，通过测量添加粒子的速度及浓度来表征被测气体燃料与来流作用后的特性，这就要求添加粒子要具有很好的跟随性和混合均匀性，以及注入气体具有很好的流量稳定性。其中粒子的跟随性通过选择粒子的种类和粒径来实现，而粒子混合的均匀性与注入前混合状态相关联，但粒子注入前的混合状态和流量稳定性成为亟待解决的问题，也就是说粒子在注入时，需要使其在气体燃料中混合均匀，不沉淀、不团聚，同时气体燃料注入燃烧室的流量控制稳定。不仅局限于超声速燃烧室的测量研究，在其它应用中也涉及到粒子添加前的混合和注入问题，例如带碳粉粒子催化剂、带金属粉末助燃粒子的气体燃料燃烧试验等，这些情况都是气体燃料添加粒子的需要解决的普遍问题。

发明内容

本发明意在提供一种气体燃料预混旋流粒子发生装置，解决了超声速燃烧室地面试验中粒子注入前的混合状态和流量稳定性的问题。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种气体燃料预混旋流粒子发生装置，包括连接管路，所述连接管路采用金属软管，所述连接管路的出口端与超声速燃烧室连接，所述连接管路的进口端与高压气体燃料储存罐连接，所述连接管路上由进口处至出口处依次设有第一电磁阀、粒子储存腔体、预混旋流气缸和第二电磁阀，所述粒子储存腔体内填充有粒子。

技术方案的原理及效果：通过第一电磁阀控制高压气体燃料储存罐内的燃料进入本装置的时间，在燃料进入粒子储存腔体内后与其中的粒子混合并将其预混旋流气缸，高速流动的气体燃料在预混旋流气缸与其带出的粒子进一步混合，当预混旋流气缸内气体燃料填充完成后则开启第二电磁阀，混合均匀后带粒子的气体燃料则从连接管路的出口端经超声速燃烧室的燃料喷嘴进入模型内，本装置通过第一电磁阀和第二电磁阀共同协调完成，通过固定时序控制电磁阀的开闭，此时序可以保证出口处的喷注压力和流量稳定。

进一步的，所述粒子储存腔体内还设有一端封闭的孔隙网，所述孔隙网包覆在粒子外，所述孔隙网与粒子储存腔体的内壁之间设有间隙。

通过上述设置，在气流通过粒子储存腔体时会增加流体流动的湍流度，从而达到增强混合效果的目的。

进一步的，所述预混旋流气缸的设有磁转子和磁场发生器，所述磁转子转动连接在靠近粒子储存腔体一侧的连接管路下方的预混旋流气缸内，所述磁场发生器用于为磁转子提供磁场。

通过上述设置，磁转子通过旋转磁场发生器在预混旋流气缸内旋转，当气体燃料通过预混旋流气缸侧壁面底部的入口进入时，会在磁转子的带动下产生旋流，进一步增强混合效果。

与现有技术相比，本方案的有益效果：

1、本方案获得的装置可以获得均匀混合的带指定粒子的气体燃料；

2、本方案获得的装置操作时序简单，可控性强，出口处喷注压力和流量稳定；

3、本方案获得的装置采用纯机械结构，强度高，成本低，重复利用率高。

附图说明