[发明专利]一种喷嘴稳定性评定装置及评价方法

权利要求书

1.一种喷嘴稳定性评定装置，其特征在于：包括依次同轴设置的氧腔、氧管延长段、燃料腔、缩比燃烧室和喷管，且氧腔、氧管延长段、燃料腔、缩比燃烧室和喷管相互之间均为可拆卸连接；所述氧腔上设置有燃料入口和燃料管，所述氧管延长段和燃料腔内设置有挡油环，所述缩比燃烧室顶部设置有氧入口和氧管；所述燃料腔内从左至右依次设置有若干个可拆卸的喷嘴，其中，位于燃料腔中部的喷嘴为待评定双组元喷嘴，位于燃料腔两侧壁的喷嘴为双组元喷嘴；燃料腔的两侧壁至燃料腔的中部位置之间，还依次间隔设置有若干个单组元喷嘴和若干个双组元喷嘴；所述待评定双组元喷嘴和双组元喷嘴均与氧管和燃料管相连接，能同时喷射氧和燃料至缩比燃烧室内燃烧；所述单组元喷嘴仅与氧管或燃料管相连接。

2.根据权利要求1所述的喷嘴稳定性评定装置，其特征在于：所述氧腔和燃料腔内均设置有压力传感器和温度传感器。

3.根据权利要求1或2所述的喷嘴稳定性评定装置，其特征在于：所述缩比燃烧室内设置有若干个高频压力传感器。

4.根据权利要求3所述的喷嘴稳定性评定装置，其特征在于：所述高频压力传感器有9个，呈阵列式布置，即纵向等距布置3列，横向等距布置3行，其中第2列布置在缩比燃烧室的中部位置，第1列和第3列布置在靠近缩比燃烧室的两侧壁位置。

5.根据权利要求3所述的喷嘴稳定性评定装置，其特征在于：所述缩比燃烧室的收缩比、缩比燃烧室内的压力和流强均与全尺寸燃烧室相同。

6.根据权利要求1所述的喷嘴稳定性评定装置，其特征在于：所述缩比燃烧室上设置有石英玻璃。

7.根据权利要求6所述的喷嘴稳定性评定装置，其特征在于：位于所述石英玻璃内侧的缩比燃烧室内设置有气膜隔板。

8.一种采用权利要求1所述喷嘴稳定性评定装置进行喷嘴稳定性评价的方法，其特征在于：包括如下步骤：

第一步，喷嘴安装：将燃料腔内位于中部的喷嘴更换为待评定双组元喷嘴，待评定双组元喷嘴的氧和燃料的供给管路处于关闭状态；在燃料腔的两侧壁安装双组元喷嘴，在燃料腔的两侧壁至燃料腔的中部位置，依次间隔布置若干个单组元喷嘴和若干个双组元喷嘴；将所有单组元喷嘴仅与氧管或燃料管相连接，并保持通气状态；将所有双组元喷嘴均与氧管和燃料管相连接；

第二步，每个双组元喷嘴中的氧气喷入和燃料螺旋液膜形成：氧气从氧入口喷入，燃料通过燃料入口，从燃料入口的切向孔喷入，经过第一步中与双组元喷嘴相连接的燃料管，在遇到挡油环后，形成螺旋液膜；

第三步，每个双组元喷嘴中氧和燃料的混合：第二步形成的螺旋液膜，在进入缩比燃烧室前，与氧气在缩进室内相混合；

第四步，每个双组元喷嘴的喷射及燃烧：第三步混合完成的双组元喷嘴液体燃料，在进入缩比燃烧室后经过雾化蒸发混合，进入燃烧阶段；

第五步，一阶横向振荡频率激发：一方面通过对缩比燃烧室进行声学设计，使缩比燃烧室的一阶横向振荡频率大于一阶纵向振荡频率；另一方面，由于第四步中每个双组元喷嘴的燃烧，故每个双组元喷嘴处的温度较高；每个单组元喷嘴不燃烧，故温度较低；而在第一步中，每个单组元喷嘴和每个双组元喷嘴间隔布置；这样，缩比燃烧室从两侧壁至中部，将形成横向温度高低间隔交叉分布，温度较低处气体密度大，温度较高处密度小，从而造成气体由温度较高处向温度较低处移动，进而使一阶横向振荡频率首先激发，模拟全尺寸燃烧室的横向压力振荡；

第六步，待评定双组元喷嘴的稳定性评价：打开待评定双组元喷嘴中氧和燃料的供给管路，并点火燃烧，评价待评定双组元喷嘴的稳定性。

9.根据权利要求8所述的喷嘴稳定性的评价方法，其特征在于：所述第六步中，待评定双组元喷嘴稳定性评价的方法为：在实验过程中，当待评定双组元喷嘴点火燃烧后，缩比燃烧室横向振荡加剧时，表明待评定双组元喷嘴稳定性较差；当缩比燃烧室横向振荡不变时，表明待评定双组元喷嘴不会对缩比燃烧室稳定性产生影响；当缩比燃烧室横向振荡幅度减小时，表明待评定双组元喷嘴稳定性良好。

10.根据权利要求9所述的喷嘴稳定性的评价方法，其特征在于：根据待评定双组元喷嘴稳定性评价的结果，对待评定双组元喷嘴的几何形状、尺寸和材质，进行修正。