专利名称：气动谐振加热实验装置的制作方法
气动谐振加热实验装置
技术领域：
本发明涉及一种气动谐振加热实验装置。背景技术：
气动谐振点火技术是基于气动谐振热效应的一种新型点火方式。将一根一端封闭 另一端开口的中空管(称为谐振管)同轴放置在喷嘴的射流中，通过建立特定的气动谐振 条件，使气动谐振管的内外流动相耦合，在管口形成自激振荡界面。依靠谐振管外连续来流 的能量维持，气动谐振管内将产生周期性的高频激波振荡，约在谐振管端部30%的管长区， 通过不可逆的熵增过程，压缩气体的能量不可逆地转化为热量，产生超过谐振管外来流滞 止温度数倍的谐振管端部温升，这就是气动谐振热效应。用其形成高温高能的点火源就是 气动谐振点火技术的基本原理。气动谐振加热现象涉及到一系列复杂流动过程，目前在理 论方面还没有工程适用的研究成果，无法真正做到由数值计算结果来指导研究的目的。气 动谐振现象受到多种因素影响，如喷嘴形式、谐振管形式、谐振腔特征、排气形式、谐振气体 等，为获得气动谐振的性能，气动谐振加热实验是最重要的手段。
发明内容本发明的目的是提供一种简单、可靠的气动谐振加热实验装置，可以方便的研究 气动谐振加热的基本规律。气动谐振加热实验装置由螺纹压盖(1)、谐振喷嘴调整件(2)、谐振喷嘴调整垫圈 (3)、谐振喷嘴(4)、上密封垫圈(5)、外套(6)、谐振气焊接嘴(7)、下密封圈(8)、谐振腔调整 垫圈(9)、轴向排气式谐振腔(10)、排气孔板(11)、谐振管(12)、内套(13)、谐振头(14)、保 护套(15)、压紧螺母(16)、调压螺母(17)、温度传感器(18)、径向排气式谐振腔(19)组成。 气动谐振加热实验装置各部件均可自由拆卸。通过调整谐振喷嘴调整件位置、直径或者改 变谐振喷嘴的内径可改变谐振喷嘴面积。通过调整谐振腔调整垫圈厚度可以改变谐振腔间 距，调整轴向排气式谐振腔或者径向排气式谐振腔的直径可以改变谐振腔直径。通过改变 排气孔板的孔直径可以改变腔压。温度传感器采用点焊方式焊接在谐振头上，温度传感器 和谐振头均在保护套之内。本发明具有的优点在于(a)可以调整喷嘴形状和喷嘴面积且可更换，方便研究 喷嘴形状及喷嘴面积对谐振性能的影响；(b)可以调整谐振腔间距和直径且可更换，方便 研究谐振腔结构参数对谐振参数性能的影响；(c)可以调整排气孔排气方向及排气孔直径 且可更换，方便研究排气方式及腔压对谐振性能的影响；(d)谐振头外部采用点焊式的温 度传感器，可以方便测量谐振时的温度，体积小，拆装方便；(e)保护套可防止温度传感器 被吹落，也可谐振头被气流吹凉影响到参数测量；(f)谐振管可更换，方便研究不同结构谐 振管性能。
图1是轴向排气式气动谐振加热试S金装置
图2是径向排气式气动谐振加热试S金装置
图3是谐振喷嘴
图4是谐振喷嘴调整件
图5是圆孔谐振喷嘴
图6是谐振腔调整垫圈
图7是轴向排气式谐振腔
图8是排气孔板
图9是径向排气式谐振腔
图10是谐振管
图11是调压螺母
具体实施方式下面结合附图来进一步说明本发明。如图1所示和图2所示气动谐振加热实验装置由螺纹压盖(1)、谐振喷嘴调整件 (2)、谐振喷嘴调整垫圈(3)、谐振喷嘴(4)、上密封垫圈(5)、外套(6)、谐振气焊接嘴(7)、下 密封圈(8)、谐振腔调整垫圈(9)、轴向排气式谐振腔(10)、排气孔板(11)、谐振管(12)、内 套(13)、谐振头(14)、保护套(15)、压紧螺母(16)、调压螺母(17)、温度传感器(18)、径向 排气式谐振腔(19)组成。谐振喷嘴⑷位于外套中，与外套(6)之间采用滑配保证与外套(6)的同轴度。外 套(6)侧面开孔，开孔处焊接谐振气焊接嘴(7)，从谐振气焊接嘴进入谐振喷嘴⑷的谐振气 通过上密封圈(5)和下密封圈(8)实现与外界的密封，上密封圈(5)和下密封圈(8)为普通 的0型橡胶密封圈。谐振喷嘴(4)中心是谐振喷嘴调整件(2)，谐振喷嘴调整件(2)与谐振 喷嘴(4)之间采用滑配。谐振喷嘴(4)和谐振喷嘴调整件(2)两者的组合件叫喷嘴组件。通 过更换不同直径D的谐振喷嘴，可以改变谐振喷嘴外径，如图3。通过更换不同直径d的谐振 喷嘴调整件，可以改变谐振喷嘴内径，如图4。螺纹压盖(1)通过螺纹方式与外套(6)连接， 用于固定喷嘴组件。螺纹压盖(1)与谐振喷嘴调整件(2)之间为谐振喷嘴调整垫圈(3)，调 整垫圈(4)采用紫铜制作，并进行退火处理，该垫圈用于调整谐振喷嘴调整件的位置并具有 密封作用。当调整喷嘴调整件L时，环形谐振喷嘴可变为圆形谐振喷嘴，如图5。谐振腔调整垫圈(9)、轴向排气式谐振腔(10)、排气孔板(11)、谐振管(12)、谐振 头(14)、保护套(15)共同构成的装置是轴向排气式谐振加热装置，如图1。谐振腔调整垫 圈(9)、径向排气式谐振腔(19)、谐振管(12)、谐振头(14)、保护套(15)共同构成的装置是 径向式谐振加热装置如图2。在轴向排气式谐振加热装置中，谐振腔调整垫圈(9)位于谐振喷嘴(4)与轴向排 气式谐振腔(10)之间，采用不同厚度h的谐振腔调整垫圈可以调整谐振腔的高度，如图6。 轴向排气式谐振腔(10)位于谐振腔调整垫圈(9)与排气孔板(11)之间，采用不同直径D 的轴向排气式谐振腔可以调整谐振腔的直径，如图7。排气孔板(11)位于谐振腔与谐振管 (12)之间，排气孔板上开有小孔，采用不同排气小孔直径d可以调整腔压，如图8。谐振管
4(12)通过内套(13)固定，内套(13)通过压紧螺母(16)与外套(6)固定。在径向排气式谐 振加热装置中，腔压和谐振腔直径通过调整径向排气式谐振腔(19)小孔直径d和内径D调 整，如图9 ；谐振腔间距调整方法与轴向式调整方法相同，通过谐振腔调整垫圈(9)调整。谐振管(12)结构如图10所示，谐振管(12)上设置有排气通道。谐振管(12)外 有螺纹，保护套(15)通过该螺纹与谐振管相连。谐振管(12)尾部为谐振头(14)，两者焊 接连接。谐振头(14)外部通过点焊方式连接温度传感器(18)，谐振头(14)和温度传感器 (18)都位于保护套中，可以对谐振头(14)进行温度保护，防止气流经过时对温度测量的影 响，同时也对温度传感器(18)进行保护，防止温度传感器(18)被吹落。采用不同直径d的 调压螺母(17)可以调整不同气压对谐振性能的影响，如图11。进行气动谐振加热实验时，谐振气体通过谐振气体焊接嘴(7)进入谐振喷嘴(4)， 然后喷入谐振管(12)谐振，在气动谐振加热效应作用下谐振头(14)被加热升温，谐振气体 通过排气孔排出。谐振头(14)处的温度传感器(18)可实时测量到被加热的温度，通过温 升速率和温度值判断谐振性能。
权利要求
气动谐振加热实验装置由螺纹压盖(1)、谐振喷嘴调整件(2)、谐振喷嘴调整垫圈(3)、谐振喷嘴(4)、上密封垫圈(5)、外套(6)、谐振气焊接嘴(7)、下密封圈(8)、谐振腔调整垫圈(9)、轴向排气式谐振腔(10)、排气孔板(11)、谐振管(12)、内套(13)、谐振头(14)、保护套(15)、压紧螺母(16)、调压螺母(17)、温度传感器(18)、径向排气式谐振腔(19)组成，其特征在于谐振喷嘴(4)位于外套中，与外套(6)之间采用滑配。外套(6)侧面开孔，开孔处焊接谐振气焊接嘴(7)，从谐振气焊接嘴进入谐振喷嘴(4)的谐振气通过上密封圈(5)和下密封圈(8)实现与外界的密封，上密封圈(5)和下密封圈(8)为普通的o型橡胶密封圈；谐振喷嘴(4)中心是谐振喷嘴调整件(2)，谐振喷嘴调整件(2)与谐振喷嘴(4)之间采用滑配；螺纹压盖(1)通过螺纹方式与外套(6)连接；螺纹压盖(1)与谐振喷嘴调整件(2)之间为谐振喷嘴调整垫圈(3)，调整垫圈(4)采用紫铜制作，并进行退火处理。谐振腔调整垫圈(9)位于谐振喷嘴(4)与轴向排气式谐振腔(10)之间；轴向排气式谐振腔(10)位于谐振腔调整垫圈(9)与排气孔板(11)之间；排气孔板(11)位于谐振腔与谐振管(12)之间，排气孔板上开有小孔；谐振管(12)通过内套(13)固定，内套(13)通过压紧螺母(16)与外套(6)固定；谐振管(12)上设置有排气通道。谐振管(12)外有螺纹，保护套(15)通过该螺纹与谐振管相连；谐振管(12)尾部为谐振头(14)，两者焊接连接；谐振头(14)外部通过点焊方式连接温度传感器(18)，谐振头(14)和温度传感器(18)都位于保护套中；调压螺母(17)通过螺纹方式与内套(13)相连。
2.根据权利要求1所述的气动谐振加热实验装置，其特征在于谐振喷嘴调整件(2)、 谐振喷嘴调整垫圈(3)、谐振喷嘴(4)、谐振腔调整垫圈(9)、轴向排气式谐振腔(10)、排气 孔板(11)、谐振管(12)、调压螺母(17)、径向排气式谐振腔(19)可更换。
3.根据权利要求1所述的气动谐振加热实验装置，其特征在于轴向排气式谐振腔 (10)与径向排气式(19)可以互换。
全文摘要
气动谐振加热实验装置，可以方便的研究气动谐振加热的基本规律，气动谐振加热实验装置各部件均可自由拆卸。调整谐振喷嘴调整件(2)位置、直径或者改变谐振喷嘴(4)的内径可改变谐振喷嘴面积；调整谐振腔调整垫圈(9)厚度可以改变谐振腔高度；调整轴向排气式谐振腔(10)或者径向排气式谐振腔(19)的直径可以改变谐振腔直径；改变排气孔板(11)的孔直径可以改变排气速率。温度传感器(18)采用点焊方式焊接在谐振头(14)上，温度传感器和谐振头均在保护套(15)之内。
文档编号G01M13/00GK101852680SQ200910081279
公开日2010年10月6日 申请日期2009年4月1日 优先权日2009年4月1日
发明者俞南嘉, 张国舟, 童晓艳, 蔡国飙, 马彬 申请人:北京航空航天大学