[实用新型]一种可模拟湍流运动的定容燃烧弹装置及其控制系统

说明书

本实用新型公开了一种可模拟湍流运动的定容燃烧弹装置及其控制系统，该装置包括圆柱形的空心弹体，弹体两端通过前法兰盘和后法兰盘以及火花塞安装座密封，弹体侧壁分布有观察窗，弹体内部装配有气体驱动装置和孔板，火花塞安装座固定于前法兰盘上，气体驱动装置固定于后法兰盘上，孔板设置于气体驱动装置上，并沿着弹体内壁平动。本实用新型通过装载在定容燃烧弹内部的气动驱动装置作为动力源带动孔板移动，当气流通过孔板后因节流效应产生湍流。该装置从根本上避免了密封困难问题，可以实现在定容燃烧弹内形成较好的各向同性湍流，且该装置响应速度快，易于实现。

技术领域

本实用新型涉及内燃机实验技术领域，尤其涉及一种可模拟湍流运动的定容燃烧弹及其控制系统。

背景技术

内燃机缸内喷雾燃烧从根本上决定了内燃机的动力性能和排放性能，因此研究内燃机缸内喷雾燃烧具有非常重大的意义。目前国内外学者对内燃机喷雾燃烧特性的基础研究多在喷雾燃烧模拟装置中进行，尤其以定容燃烧弹居多。

定容燃烧弹模拟的是发动机活塞运动至上止点附近时的缸内定容燃烧过程。在保证气密性的前提下可以十分方便的改变进气参数和点火参数以及缸内气体的流动状态等来探究其对缸内喷雾燃烧过程的影响。凭借其结构简单、操作方便备受相关领域专家的青睐。

目前可模拟湍流运动的定容燃烧弹装置主要分为四类：喷射式、孔板平动式、风扇式及复合式。喷射式湍流定容燃烧弹如图1所示，气体通过压差以自由射流的形式射入定容燃烧弹内产生湍流环境，此种方式湍流强度会随着时间推移逐渐衰减，且湍流时间较短。孔板式湍流定容燃烧弹如图2所示，依靠孔板移动当气流通过孔板后因节流效应产生气体湍流现象，并在定容燃烧弹内形成各向同性湍流。但是孔板的驱动装置置于定容燃烧弹外部，孔板连接杆与定容弹之间存在相对位移导致密封困难，如果压力较大，会有漏气的可能。而风扇式湍流定容燃烧弹，如专利号为CN107271188A公开的一种可模拟涡流及滚流运动的定容燃烧弹，风扇在定容燃烧弹内部，电机在定容燃烧弹外部，风扇的转动轴与定容燃烧弹之间存在相对转动也会导致密封困难；另外一个专利公开号为CN105352736B中公开一种湍流强度和位置可控的测试定容弹及控制方法，通过在湍流发生装置上均布的九个小型轴流风扇，控制轴流风扇的起动方案以及转速，从而达到要求强度和位置的湍流。该设计需要风扇组的协调配合运转，而各个风扇又必须由各自独立的电机来驱动，因而使得整个定容燃烧弹装置系统的结构变得相当复杂。并且电动机、风扇之间连接轴与定容燃烧弹之间存在旋转运动，同样存在密封问题。复合式湍流定容燃烧弹结构更为复杂。

实用新型内容

针对上述可模拟湍流运动定容燃烧弹装置的不足之处，本实用新型提供一种可模拟湍流运动的定容燃烧弹装置及其控制系统。该装置装载在定容燃烧弹的弹体内部，气动驱动装置作为动力源带动孔板移动当气流通过孔板后因节流效应产生气体湍流现象。该装置与弹体之间没有相对运动，因此从根本上避免了密封困难问题。孔板上的孔型结构为双锥形圆孔，气流经过双锥形圆孔会形成较大的空间射流，由于形成的空间射流碰撞并在定容燃烧弹内形成较好的各向同性湍流。该装置响应速度快，结构简单，易于实现。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：一种可模拟湍流运动的定容燃烧弹装置，其特征在于包括圆柱形的空心弹体，弹体两端通过前法兰盘和后法兰盘以及火花塞安装座密封，弹体侧壁分布有观察窗，弹体内部设置有气体驱动装置和孔板，其中火花塞安装座固定于前法兰盘上，气体驱动装置固定于后法兰盘上，孔板设置于气体驱动装置上，并沿着弹体内壁做平移运动。

对上述方案作进一步限定，形成新的技术方案：所述气体驱动装置嵌套于圆柱套筒内，圆柱套筒一端垂直固定于后法兰盘内壁，圆柱套筒另一端通过挡板约束气体驱动装置，也起到隔离气体驱动装置的作用。