[发明专利]燃气喷射速率的测量装置及方法

权利要求书

1.一种燃气喷射速率的测量装置，其特征在于，包括：喷射器、垫片、测试管道、第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器、隔热材料、测量单元及控制驱动单元；

所述喷射器用于将燃气喷射至所述测试管道中；所述垫片介于所述喷射器和所述测试管道之间，外部施加压力将所述喷射器、所述垫片及所述测试管道挤压至一起；

所述测试管道包括扰动区前、第一扰动区、第二扰动区和扰动区后；所述第一压力传感器和所述第二压力传感器设置于所述测试管道的扰动区后；所述第一压力传感器用于测量所述测试管道内燃气的静态压强，所述第二压力传感器用于测量所述测试管道内燃气的动态压强；

所述隔热材料包裹于所述测试管道外部；所述测量单元通过导线与所述测试管道相连，用于测量所述测试管道的电阻；所述控制驱动单元用于控制所述喷射器的喷射周期及喷射脉宽；

所述第三压力传感器设置于所述测试管道的第一扰动区中，用于测量所述第一扰动区中燃气的动态压强；

所述喷射器为台阶状喷射器或者轴针式喷射器；头部形状为带喷孔的球头；

所述第一压力传感器为压阻式传感器；所述第二压力传感器为压电式传感器。

2.采用如权利要求1所述的一种燃气喷射速率的测量装置的测量方法，其特征在于，包括：

获取测试管道内燃气的静态压强、静态密度及扰动区后处的第一动态压强；

根据所述静态压强、所述静态密度及所述第一动态压强计算燃气的流速；

获取所述测试管道内燃气的动态密度；

根据所述流速、动态密度及所述测试管道的截面积计算燃气的喷射速率；

获取所述测试管道内燃气的动态密度，包括：

根据所述流速及所述第一动态压强按照如下公式计算第一动态密度：，其中，ρ₁(t)为第一动态密度，P(t)为第一动态压强，κ为等熵指数，R为摩尔气体常数，T₀为燃气的静态温度，u(t)为燃气的流速；

获取测试管道中第一扰动区处的第二动态压强；

根据所述静态压强及所述第二动态压强按照如下公式计算第二动态密度：，ρ₂(t)为第二动态密度，κ为等熵指数，R为摩尔气体常数，T₀为燃气的静态温度，dp_n-dp_n-1为单位采用时间内第二动态压强差；

计算所述第一动态密度和所述第二动态密度的平均值，获得最终的动态密度；

在根据所述流速、动态密度及所述测试管道的截面积计算燃气的喷射速率之后，还包括：

获取燃气喷射的时间段；所述时间段包括初始时刻和结束时刻；

根据所述时间段和所述喷射速率计算燃气在所述时间段内的喷射量。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，获取测试管道内燃气的静态密度，包括：

确定测试管道内燃气的平均温度；

对所述平均温度及所述静态压强进行热力学参数插值获得静态密度。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述静态压强、所述静态密度及所述第一动态压强按照如下公式计算燃气的流速：

，其中，u(t)为燃气的流速，κ为等熵指数，P(t)为第一动态压强，ρ₀为静态密度，P₀为静态压强。