一種用于研究金屬顆粒振蕩燃燒特性的的燃燒器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于研究金屬顆粒振蕩燃燒特性的的燃燒器，特別涉及的是金屬顆粒在震蕩氣流中的燃燒，屬于微不穩(wěn)定燃燒領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著航空宇航科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)相對(duì)于液體發(fā)動(dòng)機(jī)有推重比大，操作簡(jiǎn)便等技術(shù)優(yōu)勢(shì)，使得其備受追捧.但是固體發(fā)動(dòng)機(jī)中推進(jìn)劑燃燒不穩(wěn)定性會(huì)造成燃燒室中的壓力震蕩，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致災(zāi)難性的后果，從而對(duì)固體發(fā)動(dòng)機(jī)工作穩(wěn)定性的要求越來(lái)越高。
[0003]解決固體發(fā)動(dòng)機(jī)的一種途徑是添加細(xì)金屬顆粒粘性阻尼聲壓的震蕩，金屬顆粒不僅能提高推進(jìn)劑的能量密度，而且還對(duì)發(fā)送機(jī)工作時(shí)某些頻率的聲不穩(wěn)定燃燒有抑制作用。但是金屬顆粒在震蕩氣流下的燃燒不穩(wěn)定性具有強(qiáng)破壞性、高度復(fù)雜性、以及很強(qiáng)的隨機(jī)性，其對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作性能造成很大的困擾，當(dāng)聲壓頻率和振幅達(dá)到某種狀況時(shí)，甚至?xí)p害發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室。
[0004]現(xiàn)有的Rijke燃燒器，只適用于自激震蕩燃燒試驗(yàn)。而本燃燒器可以模擬外加激勵(lì)的震蕩燃燒，即可以調(diào)節(jié)外在激勵(lì)模擬低頻狀況下的震蕩流燃燒特性，這與固體發(fā)動(dòng)機(jī)中的頻率更為貼近，可以取得良好的模擬效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為了一種用于研究金屬顆粒振蕩燃燒特性的的燃燒器，該燃燒器采用了喇叭發(fā)生器提供外來(lái)聲激勵(lì)，可以模擬低頻下震蕩環(huán)境中的金屬顆粒燃燒情況，而固體發(fā)動(dòng)機(jī)中金屬顆粒燃燒是低頻聲振蕩環(huán)境，故模擬環(huán)境更為貼切，獲得結(jié)果為固體發(fā)動(dòng)機(jī)中的不穩(wěn)定燃燒分析提供更可靠的理論依據(jù)。
[0006]本發(fā)明的目的是通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
[0007]—種用于研究金屬顆粒振蕩燃燒特性的的燃燒器。包括喇叭，金屬接頭，多孔介質(zhì)，密封接頭，不銹鋼管，金屬套，火焰穩(wěn)定器，金屬顆粒輸送端口，上半石英管，橫桿，支架套，支架，底座，喇叭蓋，對(duì)孔接頭，注料口，石墨墊圈，聲壓傳感器接口，耐高溫墊圈。
[0008]連接關(guān)系:喇叭與喇叭蓋固定連接，喇叭蓋與對(duì)孔接頭連接，通過(guò)喇叭蓋與對(duì)孔接頭共軸線及接口尺寸配合保證了喇叭的發(fā)聲面與對(duì)孔接頭內(nèi)孔能夠無(wú)間隙配合;對(duì)孔接頭小端通過(guò)螺紋連接到金屬接頭底面凹槽處，燃料、氧化劑、稀釋氣體通過(guò)金屬接頭上的注料口注入，橫桿通過(guò)螺紋固連于金屬接頭;多孔介質(zhì)放置于金屬接頭頂部凹槽內(nèi)，再將不銹鋼管放在多孔介質(zhì)上，需保證不銹鋼管與金屬接頭內(nèi)部的通孔對(duì)應(yīng);然后通過(guò)密封接頭密封，密封接頭下端密封處放置石墨墊圈；不銹鋼管的另一端置于金屬套的內(nèi)部通孔處，并與同樣置于該通孔內(nèi)的上半石英管對(duì)應(yīng)，不銹鋼管與上半石英管之間放置有火焰穩(wěn)定器;不銹鋼管開(kāi)有聲壓傳感器接口 ；上半石英管開(kāi)有聲壓傳感器接口和金屬顆粒輸送端口；上半石英管內(nèi)放置火焰穩(wěn)定器，該火焰穩(wěn)定器位于金屬顆粒輸送端口下方;支架套通過(guò)螺桿擠壓定位到支架上，支架與底座之間螺紋螺孔連接，底座上加工有圓通孔，通過(guò)螺栓固定到實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，保證整個(gè)裝置的穩(wěn)定性。
[0009]所述對(duì)孔接頭為帶有突臺(tái)的多層階梯形狀，最頂層的階梯直徑最小，最底層的階梯直徑最大;突臺(tái)位于最底層階梯的底面邊緣處，用于與喇叭蓋螺紋連接;對(duì)孔接頭內(nèi)部開(kāi)設(shè)通孔，該通孔為橫截面直徑漸變的通孔;通孔橫截面直徑最大處，直徑與喇叭口的直徑相同；通孔橫截面直徑最小處需小于最頂層的階梯直徑;對(duì)孔接頭采用材料鋁2024以便減輕裝置的重量；
[0010]所述的金屬接頭的底部開(kāi)設(shè)凹槽，與對(duì)孔接頭最頂層匹配，便于與對(duì)孔接頭固定連接;沿凹槽向內(nèi)開(kāi)設(shè)通孔，通孔直徑與對(duì)孔接頭最頂層內(nèi)孔最小直徑相同；金屬接頭的頂部開(kāi)設(shè)有凹槽，凹槽與多孔介質(zhì)直徑相同；通孔對(duì)應(yīng)的側(cè)壁處開(kāi)設(shè)注料口；金屬接頭的側(cè)壁上開(kāi)有螺紋孔用于固定橫桿；
[0011]所述金屬套頂面和底面向內(nèi)分別開(kāi)設(shè)有凹槽，兩凹槽通過(guò)通孔連通;上部凹槽內(nèi)放置火焰穩(wěn)定器然后再放置上半石英管，并通過(guò)密封接頭密封;下部凹槽放置不銹鋼管，并通過(guò)密封接頭密封;側(cè)壁上開(kāi)有螺紋孔用于固定橫桿；
[0012]所述的金屬接頭和對(duì)孔接頭之間，采用對(duì)孔接頭一端的軸與金屬接頭的孔H7/f6小間隙配合，保證了對(duì)孔接頭和金屬接頭的內(nèi)斜孔可以無(wú)間隙連接；
[0013]所述的密封接頭為外帶螺紋的類柱體，并開(kāi)設(shè)有通孔。密封接頭分別與金屬接頭、金屬套是螺紋螺孔連接，并加裝了墊圈，使該裝置有良好的密封性；
[0014]所述的火焰穩(wěn)定器為多孔陶瓷材料。其外徑與金屬套、上半石英管內(nèi)徑相同。
[0015]工作過(guò)程:微型燃燒器的工作過(guò)程為喇叭外接線透過(guò)喇叭蓋的開(kāi)孔與外部設(shè)備信號(hào)發(fā)生器連接，之后通過(guò)調(diào)整信號(hào)發(fā)生器的信號(hào)輸出使喇叭產(chǎn)生頻率為200Hz左右的低頻諧波，聲波通過(guò)對(duì)孔接頭內(nèi)部的孔腔傳輸至不銹鋼管，不銹鋼管的聲壓傳感器接口連接，用信號(hào)采集設(shè)備確定可以獲得一定低頻信號(hào)。此時(shí)將稀釋氣體在高壓下通過(guò)金屬接頭上的注料孔流入金屬接頭的通孔內(nèi)，并將裝置內(nèi)的氣體排出，然后將燃?xì)夂脱趸瘎┰诟邏合掳匆欢ǖ漠?dāng)量比注入到金屬接頭中。分別注入的燃?xì)?、氧化劑、稀釋氣體會(huì)經(jīng)由金屬接頭內(nèi)的通氣孔流向多孔介質(zhì)，在多孔介質(zhì)內(nèi)三種氣體燃?xì)?、氧化劑、稀釋氣體混合，成為預(yù)混合燃料。混合燃料然后流入到不銹鋼管中，不銹鋼管內(nèi)的燃?xì)膺M(jìn)一步流入到金屬套的通孔內(nèi)，在流經(jīng)火焰穩(wěn)定器時(shí)，三種氣體燃?xì)?、氧化劑、稀釋氣體會(huì)被預(yù)熱，沿上半石英管中的火焰穩(wěn)定器繼續(xù)向上流動(dòng)，最終在火焰穩(wěn)定器的上方被點(diǎn)燃形成平面火焰。當(dāng)裝置內(nèi)的燃?xì)饨?jīng)過(guò)火焰穩(wěn)定器得到比較穩(wěn)定的火焰后，再將金屬顆粒經(jīng)由上半石英管上的金屬顆粒輸送端口送到火焰穩(wěn)定器上方的火焰中點(diǎn)燃。在金屬顆粒燃燒過(guò)程中用攝像機(jī)拍攝火焰的燃燒狀況，并同時(shí)用聲壓傳感器采集不銹鋼管和上半石英管內(nèi)的聲壓信號(hào)，同時(shí)用溫度感應(yīng)片，測(cè)量金屬顆粒燃燒火焰的溫度。
[0016]有益效果
[0017]1、本燃燒器獨(dú)特的采用了喇叭發(fā)生器提供外來(lái)聲激勵(lì)，可以模擬低頻下震蕩環(huán)境中的金屬顆粒燃燒情況，而固體發(fā)動(dòng)機(jī)中金屬顆粒燃燒多是低頻聲振蕩環(huán)境，故模擬環(huán)境更為貼切，獲得結(jié)果為固體發(fā)動(dòng)機(jī)中的不穩(wěn)定燃燒分析提供更可靠的理論依據(jù)。
[0018]2、本微型燃燒器中金屬接頭和不銹鋼管、不銹鋼管和金屬套以及金屬套和上半石英管之間的連接使用了密封接頭，螺紋螺孔連接結(jié)構(gòu)可以使裝置的密封性更好，
[0019]3、不銹鋼管和金屬接頭之間的多孔介質(zhì)使氣體燃燒前混合的比較均勻，達(dá)到用于混合燃?xì)獯嫱七M(jìn)劑的目的。
[0020]4、這種燃燒器采用了預(yù)混合燃料替代推進(jìn)劑，安全性提高;在這種燃燒器中上半石英管透明，可直觀的觀測(cè)到添加金屬顆粒的燃燒情況;這種燃燒器還可以多次重復(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
【附圖說(shuō)明】
[0021 ]圖1為【具體實(shí)施方式】中密封接頭主剖視圖和左視圖；
[0022]圖2為【具體實(shí)施方式】中對(duì)孔接頭主剖視圖和俯視圖；
[0023]圖3為【具體實(shí)施方式】中火焰穩(wěn)定器主剖視圖和左視圖；
[0024]圖4為【具體實(shí)施方式】中金屬接頭主視圖、A-A剖視圖和B-B剖視圖；
[0025]圖5為【具體實(shí)施方式】中金屬套主視圖和俯剖視圖；
[0026]圖6為【具體實(shí)施方式】中實(shí)驗(yàn)裝置圖。
[0027]其中，I一喇叭，2一金屬接頭，3一多孔介質(zhì)，4一密封接頭，5一不銹鋼管，6—金屬套，7—火焰穩(wěn)定器，8—金屬顆粒輸送端口，9一上半石英管，10—橫桿，11一支架套，12—支架，13—底座，14一喇叭蓋，15—對(duì)孔接頭，16—注料口，17—石墨墊圈，18—聲壓傳感器接口，19一耐高溫墊圈。
【具體實(shí)施方式】
[0028]為了更好的說(shuō)明本發(fā)明的目的和優(yōu)點(diǎn)，下面結(jié)合圖和具體實(shí)施例來(lái)對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
[0029]實(shí)施例1
[0030]本發(fā)明的電池采用戶外液化氣罐提供燃料，如圖6所示，通過(guò)通氣管連接在金屬接頭2的燃料注入口 16處，只需旋轉(zhuǎn)氣罐上的按鈕開(kāi)關(guān)即可對(duì)微型燃燒器分別輸送燃?xì)?、氧化劑和稀釋氣體。
[0031 ]用于研究金屬顆粒振蕩燃燒特性的的燃燒器，如圖6所示包括:喇叭I，金屬接頭2，多孔介質(zhì)3，密封接頭4，不銹鋼管5，金屬套6，火焰穩(wěn)定器7，金屬顆粒輸送端口 8，上半石英管9，橫桿10，支架套11，支架12，底座13，喇叭蓋14，對(duì)孔接頭15，注料口 16，石墨墊圈17，聲壓傳感器接口 18，耐高溫墊圈19。
[0032]連接關(guān)系:喇叭I與喇叭蓋14固定連接，喇叭蓋14與對(duì)孔接頭15通過(guò)螺紋連接，又有喇叭蓋14與對(duì)孔接頭15共軸線及接口尺寸配合保證了喇叭的發(fā)聲面與對(duì)孔接頭內(nèi)孔能夠無(wú)間隙配合;對(duì)孔接頭15小端通過(guò)螺紋連接到金屬接頭2底面凹槽處，燃料、氧化劑、稀釋氣體輸送管與金屬接頭上的注料口 16連接，橫桿10通過(guò)螺紋固連于金屬接頭2;多孔介質(zhì)3放置于金屬接頭2頂部凹槽內(nèi)，再將不銹鋼管5放在多孔介質(zhì)3上，需保證不銹鋼管5與金屬接頭2內(nèi)部的通孔對(duì)應(yīng);然后通過(guò)密封接頭4與金屬接頭2螺紋密封連接，密封接頭4下端密封處放置石墨墊圈16;不銹鋼管5通過(guò)密封接頭4通孔的另一端置于金屬套6的內(nèi)部通孔處，并與同樣置于該通孔內(nèi)的上半石英管9對(duì)應(yīng)，然后將密封接頭與金屬套螺紋密封連接;不銹鋼管5與上半石英管9之間放置有火焰穩(wěn)定器7;不銹鋼管5開(kāi)設(shè)聲壓傳感器接口 18;上半石英管9開(kāi)有聲壓傳感器接口 18和金屬顆粒輸送端口 20;上半石英管9內(nèi)放置火焰穩(wěn)定器7，該火焰穩(wěn)定器位于金屬顆粒輸送端口 20下方;支架套11通過(guò)螺桿擠壓定位到支架12上，支架12與底座13之間螺