[发明专利]一种大流量液体输送系统频率特性试验系统及方法

权利要求书

1.一种大流量液体输送系统频率特性试验系统，其特征在于：包括试验台(14)、液体输送系统(1)、水力激振系统(2)、蓄压器(4)和节流组件(3)；

所述液体输送系统(1)包括依次连接的主导管(6)、氧化剂主阀(7)、燃烧室氧化剂头腔(8)和喷注器(9)；

所述水力激振系统(2)包括连接在激励源管路(10)上的第一节流圈(5)和第二节流圈(11)，所述第一节流圈(5)和第二节流圈(11)之间设置有旁通管路(13)，转盘式脉动压力激励器(12)设置在旁通管路(13)上；

所述试验台(14)和主导管(6)通过试验台主管路(15)连接，所述蓄压器(4)和节流组件(3)均设置在试验台主管路(15)上；

所述水力激振系统(2)出口连接至液体输送系统(1)的燃烧室氧化剂头腔(8)中。

2.基于权利要求1所述大流量液体输送系统频率特性试验系统的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)配置液体输送系统：液体输送系统包括依次连接的主导管、氧化剂主阀、燃烧室氧化剂头腔和喷注器，并在液体输送系统沿程布置脉动压力测点；

2)选择试验台主路流量工况：如果试验台能力满足液体输送系统全流量能力，则试验台主流量为液体输送系统在发动机中的工作流量；如果试验台能力不能满足全流量能力，则选择试验台主流量满足液体输送系统内部为充分湍流状态；

3)在试验台上模拟液体输送系统在发动机中的边界条件：液体输送系统入口端模拟为声学闭端边界，液体输送系统出口端模拟为声学开端边界；

4)根据试验台主路流量和设定的频率范围，利用转盘式脉动压力激励器计算激励源管路所需的平均流量和压力，并搭建产生中、高频脉动压力信号的水力激振系统，在水力激振系统出口端布置脉动压力传感器测点和稳态压力传感器测点；

5)将水力激振系统出口连接至液体输送系统的燃烧室氧化剂头腔中；

6)在液体输送系统入口边界上游的试验台主管路上设置蓄压器，试验中保证蓄压器包含1/5～1/3总容积的气垫；

7)试验台主路通液，流量逐步增大至设计的流量工况；

8)水力激振系统通液，转盘式脉动压力激励器的电机通电，将水力激振系统稳态压力逐渐增大至设定值；

9)逐步改变转盘式脉动压力激励器的电机控制电压，使得产生的脉动压力激励频率从0Hz连续增大至所研究的最高频率值，再从最高频率值线性降低至0Hz，构成了一个扫频激励周期，完成对研究对象的频率特性试验。

3.根据权利要求2所述的大流量液体输送系统频率特性试验系统的试验方法，其特征在于：所述步骤1)中液体输送系统沿程脉动压力测点的数量至少为4个。

4.根据权利要求3所述的大流量液体输送系统频率特性试验系统的试验方法，其特征在于：所述步骤1)中液体输送系统沿程脉动压力测点的数量在10个以上。

5.根据权利要求2或3或4所述的大流量液体输送系统频率特性试验系统的试验方法，其特征在于：所述步骤2)中，试验台主流量的最低值为：满足液体输送系统主导管中的雷诺数大于105。

6.根据权利要求5所述的大流量液体输送系统频率特性试验系统的试验方法，其特征在于：所述步骤3)中，液体输送系统入口端模拟为声学闭端边界，设置大阻抗的节流组件，在不产生汽蚀情况时，节流组件的阻抗绝对值大于下游主导管的特征阻抗2倍；液体输送系统出口端模拟为声学开端边界，直接通外界或者连接流通面积扩大5倍以上的固定压力容器内。

7.根据权利要求6所述的大流量液体输送系统频率特性试验系统的试验方法，其特征在于：所述步骤4)中，激励源管路的平均流量为试验台主管路流量的8％～15％，激励源管路压力大于主路压力2倍以上。

8.根据权利要求7所述的大流量液体输送系统频率特性试验系统的试验方法，其特征在于：所述步骤6)中，试验台主管路上设置蓄压器，连接蓄压器的分支管路直径与试验台主管路管径相同。

9.根据权利要求8所述的大流量液体输送系统频率特性试验系统的试验方法，其特征在于：所述步骤9)中，扫频激励频率为从0Hz连续增大至最高频率值，再从最高频率值连续降低至0Hz，频率变化速率≤12Hz/s。