[发明专利]熵-声试验平台及其试验方法

说明书

一种熵‑声试验平台，包括气源、热射流发生器、燃烧通道及流动测试系统和下游喷管系统。可模拟并测量受限空间的脉冲热射流和高温反应流，实现研究火焰、熵波和间接噪声之间相互作用的物理机制，推导熵波衰减、熵致噪声和熵‑声诱发燃烧不稳定等关键问题的机理描述的功能。

技术领域

本发明涉及航空发动机试验系统，特别是一种熵-声试验平台及其试验方法。

背景技术

燃烧室与涡轮或喷管等出口之间的相互作用引入了有别于经典热声不稳定的燃烧振荡机制，在航空发动机、燃气轮机和冲压发动机中广泛存在，直接影响到系统稳定性，引起对燃烧室和涡轮部件极为不利的振动和热负荷。火焰区域形成的熵波趋向出口加速产生的间接噪声是燃烧噪声的主要来源，甚至超过直接噪声一个数量级。航空发动机燃烧室中，相比于火焰与声学的耦合作用，间接噪声反射到火焰形成的诱发机制对低频燃烧不稳定产生重要影响。既依赖于熵波形成及其在加速流动中的衰减，还需要考虑间接噪声的反射对火焰释热甚至系统稳定性的影响。现有试验研究设备无法一致地产生熵波加速激发燃烧不稳定现象，不足以认识熵波演化过程及燃烧室与出口之间的复杂相互作用。

发明内容

本发明针对以上问题的提出，提出一种熵-声试验平台及其试验方法，该平台可产生并测量受限空间的内脉冲热射流和高温反应流，模拟燃烧熵波与出口相互作用，观测熵波加速激发燃烧不稳定现象的实验系统。

本发明采用的技术方案如下：

一种熵-声试验平台，其特点在于：包括依次连接的气源、热射流发生器、燃烧通道和下游喷管系统，以及分别与所述的气源、热射流发生器、燃烧通道和下游喷管系统相连的流动测试系统；

所述的气源包括高压空气源、高压燃气源、高压氮气源和粒子布撒系统；

所述的高压空气源储存在高压空气储罐内,该高压空气储罐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和高压空气出口管路流量计与所述的热射流发生器的第一进口相连；

所述的高压燃气源储存在高压燃气储罐内，该高压燃气储罐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和高压燃气出口管路流量计与所述的热射流发生器的第二进口相连；

所述的高压氮气源储存在高压氮气储罐内，该高压氮气储罐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和氮气高压氮气出口管路流量计与所述的热射流发生器的第三进口相连；

所述粒子布撒系统包括粒子布撒系统储罐，该粒子布撒系统储罐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与所述的高压氮气储罐相连，该粒子布撒系统储罐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与所述的热射流发生器的第四进口相连；

所述的热射流发生器，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；

所述的燃烧通道，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，用于排放燃烧后的废气。

所述的流动测试系统，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包括加热器和射流发生器；所述的加热器包括耐压储罐以及设置在该耐压储罐上的安全阀和压力计；所述的射流发生器包括通过混合气管路依次连接的单向阀、高速电磁阀和喷注器，所述的混合气管路的输入端与所述的耐压储罐的出气口相连，所述的混合气管路的输出端与所述的燃烧通道的进气端相连。

所述的燃烧通道是截面为矩形的直通道，具有光学观察窗口和压力传感器。所述的直通道的两端分别为进气端和排气端，该燃烧通道的正面和背面分别设有光学窗口，上侧面为激光通路，下侧面为压力传感器安装面板，并设置一个点火器，该点火器可根据需要安装在所述的燃烧通道的进气端和/或排气端。