[发明专利]脉动燃烧火焰动力学与排放实验平台

说明书

技术领域

本发明涉及一种脉动燃烧火焰动力学与排放实验平台，特别适用于Rijke型外部激励声场作用下的火焰动力学与污染物排放测试实验。

背景技术

目前，国内外适用于声场作用下火焰动力学与污染物排放研究的试验台，多数是通过外部激励的方式实现在火焰中加入声场的作用，其中使用到扬声器作为声场源，但由于扬声器的存在，导致该声场作用的波长不统一，产生的波形不单纯，无法准确实现一定波长和振幅下声场对火焰的作用。

Rijke型热声振荡装置能提供大振幅声场，为获得火焰与非线性声场相互作用行为创造了条件。Rijke型声激励装置的发声方式是通过热声转化实现的，热功率是原始的能量输入方式，更容易获得较大振荡能量的声场。根据Rijke管的声学特性，声腔处于共振状态，是输入能量和工质的振荡能量之间的转化程度最大化。

在现有的声场作用下扩散/预混火焰的研究中，无法做到火焰动力学与污染物排放同时测量，且较难实现火焰动力学参数与污染物排放参数之间的同步，现有实验研究中也较少出现Rijke型热声振荡装置内火焰状态变化的研究。

发明内容

本发明针对目前的声场作用下扩散/预混火焰的研究中无法做到火焰动力学与污染物排放同时测量，且较难实现火焰动力学参数与污染物排放参数之间的同步的问题，提出了一种结构合理、操作简单、测定结果准确的脉动燃烧火焰动力学与排放实验平台。

本发明所述的脉动燃烧火焰动力学与排放实验平台，其特征在于：包括Rijke管、混合腔、热源、燃烧器，所述的Rijke管的内腔分为上腔室和下腔室，所述的上腔室的侧壁设置视窗和传感器接口；所述的热源安装在所述的Rijke管的下腔室，所述的燃烧器安装在所述的热源上方的Rijke管下腔室的底座上，所述的燃烧器的燃烧头伸入所述的Rijke管的上腔室内，且所述的混合腔的出气管通过气体管路与所述的燃烧器的进气管连通；所述的混合腔包括带有盖板的空腔、第一进气管、第二进气管和上述的出气管，所述的第一进气管、第二进气管以及出气管均与所述的空腔连通。

所述的第一进气管通甲烷气，所述的第二进气管通空气。

与所述的第一进气管连接的位置设置第一气体导流板。

与所述的第二进气管连接的位置设置第二气体导流板。

所述的第一气体导流板与甲烷气的进气方向的夹角为20度；所述的第二气体导流板与空气的进气方向的夹角为30度。

所述的Rijke管的两个相对的侧壁设置与轴线平行的视窗，所述的视窗包括视窗底座、视窗盖板、石英玻璃，所述的视窗底座安装在所述的Rijke管上，所述的石英玻璃夹在所述的视窗盖板和所述的视窗底座之间，并且在所述的石英玻璃和所述的视窗盖板、所述的石英玻璃和所述的视窗底座之间增设密封垫。

所述的Rijke管上设置两个传感器接口。

所述的传感器接口与所述的视窗的对应的Rijke管所对的圆心角为90度。

所述的甲烷和所述的空气的混合体积比为1:10。

所述的热源包括支架、双层电热丝和瓷套管，所述的支架包括带有五个外伸手臂的支架和带有通孔的绝缘条，所述的绝缘条沿所述的径向固定在所述的外伸手臂上，所述的双层电热丝穿过所述的绝缘条的通孔逐条缠绕，形成热源平面；所述的支架套入所述的瓷套管之后安装在所述的Rijke管下腔室的底座上。

使用时，将甲烷和空气按照比例分别通过第一进气管和第二进气管进行混合，在第一气体导流板和第二气体导流板的作用下，空气和甲烷可以快速混合，然后混合后的混合气经混合腔的出气管通入燃烧器中，此时燃烧器在热源的作用下进行燃烧，使得处于Rijke管上腔室的气体压力发生变化，视窗中可以随时观测燃烧情况，而Rijke管侧壁的传感器接口中可以通过插接的传感器实时采集的Rijke管内的信息。

本发明的有益效果是：采用Rijke型热声振荡装置提供稳定的1/2声波声场，可获取燃烧工况下的压力、温度、纹影、阴影、污染物数据等的综合试验装置，结构合理、操作简单和工作稳定。

附图说明

图1是本发明的结构图（箭头代表第一气体和第二气体的进入方向）。

图2是本发明的混合腔的剖视图。

图3是本发明的混合腔的盖板的结构图。

图4是本发明的混合腔的俯视图。

图5是本发明的视窗的视窗的主视图。

图6是本发明的视窗的侧视图。

图7是本发明的图5的A-A剖视图。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明