[发明专利]一种圆筒形燃烧室壁面测温装置

说明书

技术领域

本发明属于液体火箭发动机燃烧室测温技术领域，具体涉及一种圆筒形燃烧室壁面测温装置。

背景技术

气-气喷注器或气-液喷注器是液体火箭发动机的关键部件，喷注器性能的高低直接影响燃烧室的整体性能，各研究机构在进行气-气喷注器或气-液喷注器试验时，燃烧室身部多采用圆筒形燃烧室设计，一般采用紫铜或无氧铜作为燃烧室基体材料，这种材质热容大，导热系数高，线膨胀系数较大，质地较软。

国内外在研究喷注器性能时，通过测量圆筒形燃烧室轴线方向上距燃烧室内壁面一定距离处的多点温度分布，一定程度上反应了喷注器的燃烧特性；伴随计算机技术和计算流体动力学(CFD)的迅猛发展，各研究机构将喷注器研究的重点放在了燃烧室壁面热流的测量上，并试图依据测量得到的燃烧室壁面温度作为基准发展精确的CFD仿真模型。因而温度测量装置的优劣直接决定了温度测量的好坏，从而决定了CFD仿真模型的可靠性。《推进技术》期刊2008年的文献《单喷嘴燃烧室传热特性的测量方法》中进行了气-气喷注器容热式燃烧室温度测量方法的研究，每个热电偶单独拆装，安装和拆除麻烦、耗时较长，热电偶由螺钉紧固，对热电偶本身产生了硬损伤，并且由于发动机热试时剧烈震动，部分测点热电偶松动而接触不良，造成部分测量结果不可用。尤其是每次试验后必须对所有测点进行重新安装，并且安装需等发动机完全冷却到接近环境温度，耗时耗力。如果该种测温方式应用在气-液喷注器容热式燃烧室测温中，由于液体火箭发动机中气液喷注器多采用液氧等低温推进剂，燃烧室热试之前需要低温预冷，燃烧室在低温下收缩，其内外壁面收缩不均匀，温度测点将出现严重的接触不良，如果此时人员去重新安装热电偶，存在一定的安全隐患。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种圆筒形燃烧室壁面测温装置，该测温装置中所有弹簧式热电偶均能进行快速的装配和拆除，提高单个弹簧式热电偶的使用寿命，在弹簧式热电偶测温过程中，能够始终保持弹簧式热电偶的合金电容测温头与圆筒形燃烧室壁面测点接触，避免了接触不良造成测量失准。

本发明提出的一种圆筒形燃烧室壁面测温装置，包括圆筒形燃烧室、压板A、压板B和弹簧式热电偶。所述的圆筒形燃烧室的长度为10～30cm，外壁的直径为10～20cm，内壁的直径为1～3cm；所述的圆筒形燃烧室的外壁表面沿圆筒形燃烧室的轴线方向具有多排测温孔，测温孔为盲孔，测温孔尺寸外形均一致，测温孔分底孔、中孔和外孔三个阶梯孔，其中底孔孔径0.2～0.3cm，底孔孔深0.4～0.6cm，用于插入弹簧式热电偶的合金电容测温头，中孔孔径为0.3～0.5cm，中孔孔深为0.6～1.0cm，供弹簧式热电偶的凸台金属外壳底部插入，而凸台金属外壳中的凸台部分不能插入，外孔孔径0.7～1cm，外孔孔深为1～2cm，供弹簧式热电偶中凸台和弹簧插入，各个测温孔的形状尺寸均相同，同一排中相邻两个测温孔的中心孔间距为1～1.5cm，每一排具有6～20个测温孔；相邻两排处于相同高度的测温孔的中心孔间距折算为圆心角的角度为30°～180°。

所述的压板A和压板B的形状相同，为长方形薄板，长度与圆筒形燃烧室的长度相等，压板A和压板B的宽度为1～1.5cm，厚度为0.2～0.5cm。所述的压板A和压板B在长度方向的一侧边缘具有6～20个半圆结构(半圆结构的个数与圆筒形燃烧室的外表面单排测温孔的个数相同)，半径均为0.3～0.6cm，相临两个半圆结构的中心间距为1～1.5cm(与圆筒形燃烧室外壁表面上处于同一排上的测温孔的中心孔间距相同)，所述的压板A和压板B的上下两端均通过双头螺钉和螺母固定在圆筒形燃烧室外壁上，且压板A和压板B的长度方向与圆筒形燃烧室的轴线方向平行，并保证压板A和压板B对接后相对的两个半圆结构能够对接形成对接圆孔，并使对接圆孔的中心与圆筒形燃烧室外壁表面上的测温孔的中心相同。