[实用新型]先进旋涡燃烧室流动特性实验装置

说明书

技术领域

本实用新型属于先进旋涡燃烧室冷态流动特性实验研究的实验装置领域。

背景技术

旋转冲压发动机是美国Ramgen动力公司正在研制的一种创造性地融航空冲压发动机技术和燃气轮机技术于一体的新概念发动机，其核心技术是激波增压技术和先进旋涡燃烧技术(简称AVC)。

AVC原理是在燃烧室内布置前后两个钝体，气流流通前、后钝体，在剪切层作用下，形成系列交互排列并挂住或锁住于两钝体之间的涡旋，不仅强化了主流与引燃燃料混合、燃烧区域径向扩展，而且增强了抵制外流场脉动能力，在燃烧室内可以形成稳定、燃烧完全、大控制表面的主火焰区域，稀燃料和富燃料熄火极限得到扩展、燃烧效率提高和污染排放降低，燃烧性能明显优越于传统驻涡(简称TVC)燃烧技术。对于全新概念发动机—旋转冲压发动机，其研究的一项重要目标就是提高燃气轮机燃烧效率、降低污染物排放，目标得以实现的关键就在于AVC技术的组织上，也就是怎样将AVC技术合理地应用于高速旋转的旋转冲压单元中。关于高速旋转条件下燃烧火焰的稳定技术研究，国内外相关的文献甚为鲜见。因此，对AVC进行全面、深入的研究就显得十分必要。

发明内容

本实用新型的目的就是提供一种结构简单、操作方便、分析成本低的旋转冲压发动机AVC平面展开冷态流动特性研究的先进旋涡燃烧室流动特性实验装置。

本实用新型的技术解决方案是，先进旋涡燃烧室流动特性实验装置，包括气流供给系统、模拟小型低速风洞、核心实验件、测试系统和控制台组成。气流供给系统包括电机、高压离心通风机、进气消音器、调解风门、输气管道稳压筒。高压离心通风机与进气消音器相连，进气消音器出口与调解风门进口相连，调解风门出口与输气管道稳压筒相连。输气管道稳压筒与模拟小型风洞圆转方管通过法兰相连。模拟小型低速风洞由圆转方管、整流网、方管组成。圆转方管与方管通过法兰相连，两法兰间布置整流网。模拟小型低速风洞上盖板上开有测量孔。核心实验件放置于模拟小型低速风洞内部。核心实验件由方形通道、前钝体、后钝体和前后钝体距离调节机构组成。方形通道入口为楔形。在方形通道内沿轴向方向布置前、后钝体。后钝体和前后钝体距离调节机构与后钝体相连。方形通道底板开有后钝体滑道。核心实验件由方形通道上盖板上开有测试孔。测试系统包括速度探针、五孔探针、坐标架、温度计、气压计、压力变送器。速度探针固定于模拟小型低速风洞方管的盖板上，速度探针的总压、静压孔分别通过塑料软管与压力变送器相连，压力变送器信号线与控制台数据采集板相连。数据采集板被置于控制台内。五孔探针固定于坐标架上，五孔探针五个压力孔通过塑料软管分别与压力变送器相连，压力变送器信号线与控制台数据采集板相连。坐标架与步进电动机相连，控制步进电动机数据线和导线与控制台相连。

本实用新型的实验方法：选定某一尺寸的后钝体，将其安装于核心实验件的方形通道内，调节后钝体和前后钝体距离调节机构到给定距离。调解风门闸板调至最小，启动电机带动风机，调节调解风门控制气流到给定的流速和总压条件下。在控制台的计算机上，通过五孔探针定位对话窗口设置探针初始坐标位置，然后，设置探针在x、y、z三个方向移动的距离、范围和测点间隔等。启动控制台测试按钮，计算机采集预先布置好的空间测点的测量数据。利用五孔探针的校正系数、流体控制基本方程得出的关系式，编制整理数据程序，对采集数据进行分析。

本实用新型的有益效果是，通过本实用新型，可以研究不同几何结构的后钝体、前后钝体间的距离、气流的总压、流速对AVC总压损失、三维速度矢量分布、压力分布和前后钝体间形成的凹腔内旋涡结构的影响，通过AVC冷态气流流通的流场分布规律，可以判断或改进其性能和结构。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的整体结构示意图。

图2是本实用新型的实验段结构示意图。

图3是本实用新型的模拟小型风洞盖板示意图。

图4是本实用新型的核心实验件示意图。

图5是本实用新型的核心实验件示意旋转图。