[实用新型]一种多用途示踪粒子撒播流化装置

说明书

本实用新型涉及超燃冲压发动机、组合动力系统地面试验等流体力学试验测量领域，公开了一种多用途示踪粒子撒播流化装置，包括主罐体、安装支架和端口；所述主罐体上端设有上碗盖；所述端口包括头部端口、身部端口和底部端口；所述主罐体内部套设有下套筒，所述下套筒上端设有整流装置，所述下套筒内部同轴安装有内部歧管，所述内部歧管穿过所述下套筒的底面与所述底部端口相连通。本实用新型有三个进出端口供使用，能够满足不同试验条件对混合方法的要求，无需对主罐体进行更换和改装，只需选择相关的端口位置；主罐体拆装过程简单，便于工质添加，可避免泄漏；该装置能为航空航天领域发动机试验研究中PIV测量提供示踪粒子的在线预先流化撒播。

技术领域

本实用新型属于超燃冲压发动机、组合动力系统地面试验等流体力学试验测量领域，具体地涉及一种多用途示踪粒子撒播流化装置。

背景技术

PIV作为一种非接触式流场光学诊断技术，在航空航天试验领域的应用非常广泛。在常规的低速、低压的流场环境中，PIV的测量已有很多的公开报道。PIV技术应用首要解决的问题是在气流场中实现示踪粒子的均匀播撒。在超燃冲压发动机机地面试验条件下，获取燃烧室内的流场定量信息对于提升发动机研究水平具有重要的研究意义。

2008年国防科学技术大学的博士论文《超声速混合层时空结构的实验研究》中提到了一种纳米粒子撒播装置，实现了在低压、冷态、高速下的粒子撒播。但该装置在高温、高压的气流风洞中无法与空气加热器的现有系统进行兼容。发动机地面试验气流环境的特点是高温、高压、高速，且有效持续时间短，各分系统之间的时间同步性要求较高。

发展高总温来流空气下的PIV试验测量技术，获取流场结构的定量信息对于超燃冲压发动机在实际飞行工况下的性能预测、理论分析具有重要的工程实用价值。针对燃烧加热的直连式空气燃烧加热系统，如何实现示踪粒子的均匀、无干扰添加是试验过程中需要解决的第一步。传统的低速流试验中常采用的是在线旁路添加混合法和离线流化预先混合法。前者由于对气流干扰较大，且撒播均匀性难以保证，无法用于直连式试验。后者通过在冷空气中对粒子预先流化混合，但由于点火试验中工作时间短，时序衔接难以控制，也无法获得稳定的流化混合效果，且随着空气流量规模的增大，运行操作难度很大。

2013年国防科学技术大学的博士论文《超声速气流中的点火启动及其强化机理研究》开发了高总温条件下的PIV技术，采用在酒精燃料中预先配置示踪粒子悬浊液的方法有效解决以上难题。但是文章未公布具体的粒子撒播方案。思路是：采用酒精/空气/氧气三组元燃烧加热的方式产生高温空气，在酒精中加入TiO2纳米粒子粉末配置悬浊液的方法实现了纳米粒子的均匀撒播，并通过试验验证了高总温超声速流场中PIV技术运用的可行性。论文对凹腔、斜劈、燃烧雍塞作用下超声速流场的测量结果表明，该方法能够捕捉高总温超燃流场的主要结构特征，试验操作过程方便、快捷、高效，可推广应用于更大流量规模、更大流场尺度的超燃燃烧室流场诊断研究。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种多用途示踪粒子撒播流化装置，该装置能够满足不同试验条件对混合方法的要求，实现多种功能和用途。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种多用途示踪粒子撒播流化装置，包括主罐体、安装支架和用于连接外部气源或向外供应工质的端口；

所述主罐体上端设有上碗盖，所述主罐体下端固定在所述安装支架上；

所述端口包括设在所述上碗盖上端的头部端口、设在所述主罐体侧壁上的身部端口和设在所述主罐体底部的底部端口；

所述主罐体内部套设有用于工质流化混合的下套筒，所述下套筒的底面固定在所述安装支架上，所述下套筒上端设有整流装置，所述下套筒内部同轴安装有具有微孔结构的内部歧管，所述内部歧管穿过所述下套筒的底面与所述底部端口相连通；

所述身部端口的位置高于所述下套筒上端的位置。