[实用新型]湍流火焰与壁面瞬时反应的可视化实验系统

说明书

本实用新型提供了一种湍流火焰与壁面瞬时反应的可视化实验系统，包括：射流火焰生成装置、撞壁面、径向开合组件、平台支架和中控机；射流火焰生成装置用于生成射流火焰；撞壁面设置在射流火焰生成装置的射流火焰喷射方向的延长线上，且射流火焰生成装置生成的射流火焰能够喷射至撞壁面；径向开合组件设置在射流火焰生成装置与撞壁面之间，射流火焰生成装置生成的射流火焰经过径向开合组件时，通过径向开合组件的开合，形成湍流火焰；平台支架与径向开合组件连接；中控机用于控制径向开合组件的开合速度和方向，获取湍流火焰与壁面瞬时反应的实验数据。本实用新型测量结果可靠，实验数据为现代燃烧动力装置燃烧性能与结构设计改进提供重要参考。

技术领域

本实用新型涉及燃烧技术领域，尤其涉及一种湍流火焰与壁面瞬时反应的可视化实验系统。

背景技术

在当代燃烧装置的设计与测试过程中，由于燃烧器尺寸的限制，火焰与壁面的相互作用是一个需要重点考量的因素。首先，火焰在到达壁面附近时会产生淬熄现象，在近壁区域产生热量损失，对壁面形成热应力，同时不同的壁面热力学条件也会直接影响火焰的淬熄距离等特性；其次，由于壁面附近热量的损失，造成不完全燃烧，使一氧化碳、碳氢化合物及碳烟等污染物排放增多；最后，在实际燃烧装置中，燃烧火焰大部分为多尺度的湍流火焰，壁面的存在会影响湍流场的分布和燃烧过程中湍流与化学反应的相互作用等。因此，深入理解火焰与壁面相互作用的机理可以为燃烧装置的优化设计提供必要的燃烧理论支撑。

但在实际燃烧器的燃烧过程中，由于火焰与壁面反应的高速瞬时特性(5毫秒以内或更小量级的时间尺度)，使得一般的实验手段难以有效测量瞬时时刻内的反应过程而无法获取正确的结果，因此，在数值模拟过程中所提出的反应模型无法得到验证。另一个问题是近壁区域湍流场由大尺度流动演变为复杂运动的小尺度涡，现有的测量装置很少能准确对其进行测量分析，而小尺度涡在壁面附近对燃烧化学反应速率有着直接的影响，对近壁区域湍流-化学反应相互影响过程的定量测量仍是一项具有挑战性的工作。此外，在活塞式燃烧动力装置中，缸套及活塞头部等壁面往往附着一层润滑油膜及燃油喷射撞壁形成的燃油膜，形成湿壁面的现象，油膜的存在势必会对近壁区域混合气浓度、化学反应速率及壁面传热等造成一定的影响。

现阶段，由于实际燃烧装置内湍流火焰与壁面的瞬时反应过程十分复杂，进行直接的可视化测量难度较大，因而设计一套简易有效的测量平台十分必要。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本实用新型提供了一种湍流火焰与壁面瞬时反应的可视化实验系统，以至少部分解决以上所提出的技术问题。

(二)技术方案

根据本实用新型的一个方面，提供了一种湍流火焰与壁面瞬时反应的可视化实验系统，包括：射流火焰生成装置，用于生成射流火焰；撞壁面，设置在射流火焰生成装置的射流火焰喷射方向的延长线上，且射流火焰生成装置生成的射流火焰能够喷射至撞壁面；径向开合组件，设置在射流火焰生成装置与撞壁面之间，射流火焰生成装置生成的射流火焰经过径向开合组件时，通过径向开合组件的开合，形成湍流火焰；平台支架，与径向开合组件连接；中控机，用于控制径向开合组件的开合速度和方向，获取湍流火焰与壁面瞬时反应的实验数据。

在本实用新型的一些实施例中，径向开合组件包括：固定盘，为中空结构，固定盘设有一开口；固定盘上设有定向槽；转动盘，设置在固定盘内，且与固定盘同轴相连；转动盘上设有沟槽；连接齿轮，连接齿轮设置在固定盘的开口处，且与转动盘相连；电机齿轮，电机齿轮与连接齿轮相连；中控机控制电机的转速与转向进而驱动电机齿轮转动；转动叶片，转动叶片第一表面上设有第一固定销，第一固定销设置在转动盘的沟槽内；转动叶片的第二表面上设有第二固定销，第二固定销设置在固定盘的定向槽内。