[发明专利]熵-声试验平台及其试验方法

权利要求书

1.一种熵-声试验平台，其特征在于：包括依次连接的气源(1)、热射流发生器(2)、燃烧通道(3)和下游喷管系统(4)，以及分别与所述的气源(1)、热射流发生器(2)、燃烧通道(3)和下游喷管系统(4)相连的流动测试系统(5)；

所述的气源(1)包括高压空气源(11)、高压燃气源(12)、高压氮气源(13)和粒子布撒系统(14)；

所述的高压空气源(11)储存在高压空气储罐(111)内,该高压空气储罐(111)的出口通过不锈钢气体管路依次经高压空气出口管路调节阀(112)和高压空气出口管路流量计(113)与所述的热射流发生器(2)的第一进口相连；

所述的高压燃气源(12)储存在高压燃气储罐(121)内，该高压燃气储罐(121)的出口通过不锈钢气体管路依次经高压燃气出口管路调节阀(122)和高压燃气出口管路流量计(123)与所述的热射流发生器(2)的第二进口相连；

所述的高压氮气源(13)储存在高压氮气储罐(131)内，该高压氮气储罐(131)的出口经不锈钢气体管路依次经高压氮气出口管路调节阀(132)和氮气高压氮气出口管路流量计(133)与所述的热射流发生器(2)的第三进口相连；

所述粒子布撒系统(14)包括粒子布撒系统储罐(141)，该粒子布撒系统储罐(141)的进口通过不锈钢气体管路经粒子布撒系统进口管路调节阀(143)与所述的高压氮气储罐(131)相连，该粒子布撒系统储罐(141)的出口通过不锈钢气体管路经粒子布撒系统出口管路调节阀(142)与所述的热射流发生器(2)的第四进口相连；

所述的热射流发生器(2)，用于实现空气-燃气混合、储存和加热功能，并将高温燃气喷注入所述的燃烧通道(3)；

所述的燃烧通道(3)，用于点燃热射流，使混合气在密闭空间中燃烧，产生熵波加速激发燃烧不稳定现象；

所述的下游喷管系统(4)用于排放燃烧后的废气；

所述的流动测试系统(5)，用于对燃烧通道内的流动和燃烧现象进行光学观测和压力脉动测量；

所述的热射流发生器(2)包括加热器(21)和射流发生器(22)；所述的加热器(21)包括耐压储罐(211)以及设置在该耐压储罐(211)上的安全阀(213)和压力计(214)；所述的射流发生器(22)包括通过混合气管路(224)依次连接的单向阀(221)、高速电磁阀(222)和喷注器(223)，所述的混合气管路(224)的输入端与所述的耐压储罐(211)的出气口相连，所述的混合气管路(224)的输出端与所述的燃烧通道(3)的进气端相连；

所述的燃烧通道(3)是截面为矩形的直通道，具有光学观察窗口(315)和压力传感器(316)；

所述的直通道的两端分别为进气端和排气端，该燃烧通道(3)的正面和背面分别设有光学窗口，上侧面为激光通路(319)，下侧面为压力传感器(316)安装面板，并设置一个点火器(317)，该点火器(317)可根据需要安装在所述的燃烧通道的进气端和/或排气端；

所述的下游喷管系统(4)包括喷一系列具有不同构型和收敛角度的可更换的喷管(42)和供该喷管(42)放置的喷管底座(41)，该喷管底座(41)通过法兰盘与所述的燃烧通道(3)上的高速电磁阀(32)相连。

2.根据权利要求1所述的熵-声试验平台，其特征在于：所述的流动测试系统(5)为高速CMOS相机，跨帧CCD相机，sCMOS相机，ICCD相机，激光器，热线风速仪，动态压力传感器、数字同步器以及PIV粒子布撒系统中的一种或多种。

3.利用权利要求1-2任一所述的熵-声试验平台进行试验的方法，其特征在于该试验方法包括以下步骤：

1)确认所有阀门处于关闭状态；

2)开启热射流发生器高速电磁阀(222)、燃烧通道高速电磁阀(32)；

3)开启高压氮气出口管路调节阀(132)调节流量到指定大小，2-3分钟后关闭高压氮气出口管路调节阀(132)；

4)关闭热射流发生器高速电磁阀(222)和燃烧通道高速电磁阀(32)；

5)开启高压燃气出口管路调节阀(122)和高压空气出口管路调节阀(112)并调节流量到指定大小，若进行PIV试验，则还需开启粒子布撒系统(14)的出口管路调节阀(142)和进口管路调节阀(143)，使携带粒子的惰性气体与空气和燃气在所述的加热器(21)内混合；

6)开启并调节热射流发生器 (2)的电热网(212)，等待热射流发射器的耐压储罐(211)内混合气体加热到指定温度；

7)开启所述的热射流发生器的高速电磁阀(222)，使混合气体通入燃烧通道(3)后，关闭热射流发生器高速电磁阀(222)并启动点火器(317)执行点火，使燃烧通道内发生封闭空间内的增压燃烧，脉冲热射流燃烧形成高温反应流，诱发火焰、熵波相互作用；

8)开启燃烧通道的高速电磁阀(32)，使燃烧完成的废气排出后，关闭燃烧通道的高速电磁阀(32)；

9)重复步骤7)-8)使燃烧通道内实现周期性的等容燃烧过程，形成熵波加速激发燃烧现象，结束循环后，等待装置冷却，关闭所述的高压燃气出口管路调节阀(122)和高压空气出口管路调节阀(112)。