[发明专利]一种用于多目标优选的模块化燃气发生装置

说明书

本发明公开了一种用于多目标优选的模块化燃气发生装置，包括喷注器、扰流段、圆柱段、拐弯段和喉部段；喷注器、扰流段、圆柱段、拐弯段和喉部段之间通过螺栓串联连接，方便拆换；扰流段、圆柱段和拐弯段根据燃气发生装置的工作压力、流量和出口温度均匀性要求结合试验测试情况取舍。本发明能够通过一次试验对多个设计参数进行考核，减少了试验次数，降低了成本和试验周期。

技术领域

本发明涉及一种用于多目标优选的模块化燃气发生装置，属于液体火箭发动机技术领域。

背景技术

传统上液体火箭发动机燃气发生装置的早期设计，为优选技术方案，一般通过缩比喷注器热试车的方式来进行模拟研究。国内外的研究结果表明，包括氧化剂喷嘴缩进、燃料喷嘴环形间隙、喷嘴压降占比和单喷嘴流量等诸多喷注器细节参数以及燃烧室长度、型面和扰流方式等诸多燃烧室结构细节参数都对燃烧效率、燃气温度均匀性和低频燃烧稳定性有较大的影响。传统的缩比热试验通常采用喷注器和燃烧室串联的两段式试验件结构，每次试验只能对其中一个设计参数进行考核。要得到上述每种参数的影响规律，需要设计数十种方案的试验件，进行数十次热试验考核，则试验次数及成本、周期需求太多。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种用于多目标优选的模块化燃气发生装置，能够通过一次试验对多个设计参数进行考核，减少了试验次数，降低了成本和试验周期。

本发明的技术解决方案是：

一种用于多目标优选的模块化燃气发生装置，包括喷注器、扰流段、圆柱段、拐弯段和喉部段；所述喷注器、扰流段、圆柱段、拐弯段和喉部段之间通过螺栓串联连接，方便拆换；扰流段、圆柱段和拐弯段根据燃气发生装置的工作压力、流量和出口温度均匀性要求结合试验测试情况取舍；

扰流段用于对燃气发生装置产生的不均匀性燃气进行一次掺混均流；圆柱段用于加长燃烧室长度，使燃气发生装置中的不均匀性燃气进行充分燃烧；拐弯段用于对即将进入喉部段的不均匀燃气进行最终的掺混均流。

扰流段上设置有扰流环或整流栅，用于对燃气发生装置产生的不均匀性燃气进行一次均流。

扰流段的扰流环或整流栅前后的燃烧室壁上设置有多个燃气温度传感器，并且在同一截面的对称位置布置同一插入深度的燃气温度传感器，不同截面布置不同插深的燃气温度传感器。

拐弯段进出口的燃烧室壁上设置有多个燃气温度传感器，并且在同一截面的对称位置布置同一插入深度的燃气温度传感器，不同截面布置不同插深的燃气温度传感器。

扰流段、圆柱段、拐弯段和喉部段的燃烧室壁上均设置有燃气压力测点，通过不同截面燃气压力的测量获取燃烧室沿程不同截面的压力分布及热力损失信息。

圆柱段由N段组成，通过调整圆柱段数量实现不同停留时间下的工作特性测试对比，N为大于等于1的自然数。

用于多目标优选的模块化燃气发生装置其试验涵盖内容如下：

1)通过更换不同结构和参数的喷注器实现不同喷嘴结构细节下的工作特性对比；

2)通过更换不同结构和参数的扰流段实现不同扰流方案下的工作特性对比；

3)通过调整圆柱段数量实现不同停留时间下的工作特性对比；

4)通过更换不同直径的喉部段实现在相同的单喷嘴流量下不同的喷嘴压降占比的工作特性对比；

5)通过调整扰流段、圆柱段和拐弯段的模块数量实现分别模拟全尺寸燃烧室的纵向、径向和切向声学频率；扰流段、圆柱段、拐弯段的模块数量为大于等于0的自然数；

6)在扰流段的扰流环节前后和拐弯段的进出口的燃烧室壁上分别设置多个不同插入深度的燃气温度传感器，通过不同截面不同插深的燃气温度的多点测量实现燃烧室沿程不同截面燃气温度均匀性信息的采集；