[实用新型]一种研究喷嘴喷注雾化特性的实验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种实验装置，具体为一种研究喷嘴喷注雾化特性的实验装置。

背景技术

在水下发射的燃气-蒸汽式发射动力装置内，存在着高温高压燃气湍流流动，形成冷却水射流，冷却水射流在喷嘴出口处一次雾化、在横向高速燃气流中二次雾化与汽化，含相变的水、汽两相流动等复杂的流动过程。喷嘴喷注的冷却水在横向高速燃气流中的二次雾化与汽化以及相变过程等对燃气-蒸汽式发射动力装置的能量特性以及对外做功的能力有重要影响。

目前研究喷嘴喷注的冷却水在横向高速燃气流中的二次雾化与汽化以及相变过程的方法主要有数值模拟计算、低速低温条件下的实验研究以及利用超燃实验台进行的实验研究。其中低速低温条件下的实验研究不能模拟燃气-蒸汽式发射动力装置喷嘴工作的环境，且大多是针对单喷嘴进行；利用超燃实验台进行的实验研究，虽然可以提供一定燃温的超音速横流环境，但是横流的温度以及压强要比燃气-蒸汽式发射动力装置中的小很多，且采用超燃实验台单纯进行了喷嘴喷注雾化特性研究比较浪费和不方便。

实用新型内容

要解决的技术问题

为研究水下发射的燃气-蒸汽式发射动力装置内，喷嘴出口处冷却水的一次雾化，冷却水在横向高速燃气流中的二次雾化与汽化，含相变的水、汽两相流动等复杂的流动过程，获得喷嘴喷注雾化特性，并为燃气-蒸汽式发射动力装置的设计提供理论依据，本实用新型提出了一种研究喷嘴喷注雾化特性的实验装置，能够提供与燃气-蒸汽式发射动力装置类似的燃气环境，能够模拟喷嘴后的气流压强、温度及流速等参数，可以提供包括常规测试手段和非接触测试手段在内的多种测试接口。

技术方案

本实用新型的技术方案为：

一种研究喷嘴喷注雾化特性的实验装置，其特征在于：包括供水系统、燃气发生器、实验测试段、数据采集系统和时序控制点火器；实验测试段两端为连接法兰，分别与燃气发生器和排气管道连接，实验测试段中心轴线位置开有燃气通道；实验测试段中段外表面对称开有水槽，水槽底面开有多个垂直于实验测试段中心轴线的喷嘴安装孔，喷嘴安装孔将水槽与燃气通道连通，实验时按照实验需要将喷嘴或喷嘴盲板固定在喷嘴安装孔内；水槽盖板通过螺栓与实验测试段固定连接，并将水槽密封，水槽盖板上还装有进水接口，并通过进水接口与供水系统连接；在实验测试段外表面上还开有两个对称的观察测试孔，观察测试孔在两个对称水槽之间，观察测试模块安装在观察测试孔内，并通过压板与实验测试段固定连接，观察测试模块上的测温测压传感器与数据采集系统连接；时序控制点火器与燃气发生器和供水系统中的进水电磁阀连接。

优选技术方案其特征在于：供水系统为挤压式供水系统，将水通过电磁阀挤压入进水接口。

优选技术方案其特征在于：燃气发生器采用多根内外孔燃烧的固体推进剂装药，且燃气发生器喷管为可拆卸喷管。

优选技术方案其特征在于：水槽为长方体水槽，水槽底部喷嘴安装孔沿实验测试段轴线方向分布，且两个水槽的喷嘴安装孔也对称分布。

优选技术方案其特征在于：在一侧观察测试孔内固定有石英玻璃观察窗，在另一侧观察测试孔内固定有测压测温模块；与数据采集系统相连的高速摄像机透过石英玻璃观察窗对实验测试段进行非接触测试。

优选技术方案其特征在于：在两侧的观察测试孔内均固定有石英玻璃观察窗，采用与数据采集系统相连的激光相位多普勒粒子分析系统或粒子图像测速系统对实验测试段进行非接触测试。

优选技术方案其特征在于：在排气管道中装有消音装置。

优选技术方案其特征在于：在水槽盖板上装有测压接口，测试水槽中挤压气体的压力；在水槽两侧的实验测试段上分别装有测压接口，测试对应位置燃气通道内燃气的压力。

有益效果

本实用新型能够模拟燃气-蒸汽式发射动力装置喷嘴的工作环境，为研究燃气-蒸汽式发射动力装置喷嘴喷注的冷却水在横向高速燃气流中的二次雾化与汽化以及相变过程提供了可靠的手段。本实用新型操作简单，维护方便，测试灵活多样，可以通过不同观察测试模块的组合实现多种接触或非接触测试方式。

附图说明

图1：本实用新型的实验装置示意图；

图2：实验测试段的结构示意图；

图3：实验测试段的C向视图；

图4：实验测试段的A-A剖视图；

图5：实验测试段的B-B剖视图；

图6：实验测试结果曲线图；