一种自激振荡喷嘴工作特性测试系统技术方案

本发明专利技术公开了一种自激振荡喷嘴工作特性测试系统，包括储液单元、增压泵和被测自激扫掠振荡喷嘴，储液单元和增压泵之间通过进口管路连接，增压泵和被测自激扫掠振荡喷嘴之间通过出口管路连接；在出口管路上沿液体流动方向，依次设置在出口管路上的背压阀、第一级减压单元、流量计、第二级减压单元和压力调节阀；本申请利用出口管路上依次设置的背压阀、第一级减压单元、流量计、第二级减压单元和压力调节阀，能够消除压力脉冲以及自激扫掠喷嘴工作时产生的压力脉冲前传易导致流量计发生故障等技术问题，进而保证自激振荡喷嘴工作特性测试结果的准确性。试结果的准确性。试结果的准确性。

A test system for working characteristics of self-excited oscillation nozzle

【技术实现步骤摘要】
一种自激振荡喷嘴工作特性测试系统


[0001]本专利技术涉及液体喷雾测试
，尤其是一种自激振荡喷嘴工作特性测试系统。

技术介绍

[0002]在液体喷射装置的设计领域，自激发的振荡喷雾装置主要通过流道内部流路的设计，在稳定液体进口条件下，在出口处形成扫射型的液柱或者扇形的液面(或液雾)。其核心原理是依靠康达效应，让流体在两个通道内往复循环，最终在喷嘴出口形成周期扫射式射流。当其内部液体为工作介质，以较高工作频率射入气体介质后，就会在喷嘴出口处形成扇形液雾。当其进口压力较低，工作频率较低时，其出口形成扇形液膜；当其进口压力较高，工作频率较高时，其出口形成扇形液雾。利用自激发振荡喷雾装置产生的高频动态扫掠效果，故可以将其用于航空发动机内的燃油喷射，能够大幅提高燃油在来流中的空间散布均匀度，从而提高燃烧效率，最终实现提升发动机工作效率的目的，如现有专利CN202110519916.8(加力燃烧室)、CN202110747716.8(中心分级燃烧室)。
[0003]作为一种新型的燃油喷嘴，除了传统喷嘴设计时需要考虑的流量数(即质量流量随进出口压降间的表征参数)之外，其最大的特点是存在一个非稳态的扫掠振荡频率，以及一个扫掠张角。在实际的燃油系统设计过程中，必须得到以上三个参数，才能设计出较好燃油喷射系统，得到较为均匀的燃油初始分布，因此在将此新型燃油喷嘴进行工程应用之前，必须对其工作特性进行全面、精确的测量研究。
[0004]以上三个参数都与喷嘴进出口的压力降密切相关，因此在大气环境中测量以上三个参数时，必须保证进口压力是稳定的，不能存在明显的脉动或者波动，不然会显著影响测量的结果。传统的稳定供油或者其他液体的方式主要有2种，一种是采用高压气罐连接装有液体的高压容器，通过稳定的气体压力将液体挤出。但是这种方式需要耐高压的气体容器和液体容器，一般需耐压10MPa以上，需要非标定制，制造成本高，存在较大的安全隐患；同时，由于容器的容量有限，每次实验都需要更换高压气瓶，同时向高压容器内添加测试液体，操作过程较为繁琐复杂。另一种方案是通过柱塞泵等往复式容积泵，将相关液体从大气环境的容器内抽出，通过柱塞泵的作用，将液体加压后进入燃油喷嘴，其压力可以达到10MPa以上，操作简单，且没有安全隐患。但是，由于是采用往复式加压的方式，液体的压力会随着泵体的运动而产生大幅的脉冲，由于燃油、水等都是不可压缩工质，这些由柱塞泵产生的压力脉冲就会随着管路传递到自激扫掠喷嘴的进口，从而影响喷嘴工作特性测量的准确性。
[0005]在测量燃油喷嘴的流量数时，一般使用科氏质量流量计测量不同压力降下的质量流量。科氏流量计虽然能够较为准确测量液体的质量流量，但是其对压力脉冲或者其他形式的振动非常敏感。此新型燃油喷嘴，内部的几何尺寸，特别是出口的几何尺寸是固定的，随着出口射流方向的变化，其有效的节流面积也在不断的变化，这就导致喉道处的压力存在较大的振荡。由于自激扫掠燃油喷嘴的非稳态特性导致的大幅压力高频脉冲，在不可压
缩的液体工质中也不断的沿管路向前传播，当传播至科氏质量流量计时，非常容易导致流量计出现度数不准等相关故障，从而影响喷嘴工作特性的精确测量。
[0006]为了保证喷嘴进口工质压力的稳定，易于操作且无安全隐患，以及阻断新型喷嘴引起的压力脉冲前传，从而保证对新型喷嘴流量数、工作频率响应以及扫掠张角响应等相关工作特性测量结果的准确性，需要有针对性的设计一套测试系统。
[0007]为了解决上述问题，即使用传统柱塞泵等往复式压力泵供油时，油压在大范围调节时，无法消除压力高频脉冲；以及新型自激扫掠喷嘴工作时产生的压力高频脉冲前传易导致科氏质量流量计发生故障这两个难题，为了保证对自激扫掠喷嘴工作特性测量的准确性，本专利技术提出了一种针对自激扫掠振荡燃油喷嘴的工作特性测试系统。

技术实现思路

[0008]为了解决现有技术中存在的不足，本申请提出了一种自激振荡喷嘴工作特性测试系统，能够有效阻断新型喷嘴引起的压力脉冲前传，从而保证对新型喷嘴流量数、工作频率响应以及扫掠张角响应等相关工作特性测量结果的准确性。
[0009]本专利技术所采用的技术方案如下：
[0010]一种自激振荡喷嘴工作特性测试系统，包括：
[0011]增压泵；
[0012]与所述增压泵进口端通过进口管路连接的储液单元；
[0013]与所述增压泵出口端通过出口管路连接的被测自激扫掠振荡喷嘴；
[0014]沿液体流动方向，依次设置在出口管路上的背压阀、第一级减压单元、流量计、第二级减压单元和压力调节阀。
[0015]进一步，所述第一级减压单元至少包含1个减压阀。
[0016]进一步，所述第二级减压单元至少包含1个减压阀。
[0017]进一步，所述流量计采用科氏流量计。
[0018]进一步，在所述流量计的前、后位置分别设置截止阀。
[0019]进一步，在所述进口管路上设置过滤单元。
[0020]进一步，在所述出口管路上设置压力表。
[0021]进一步，在所述进口管路上设置压力表。
[0022]进一步，所述增压泵选用恒流增压泵。
[0023]有益效果
[0024]1、本申请所设计的一种自激振荡喷嘴工作特性测试系统，利用安装在恒流增压泵出口处的背压阀对管道内压力进行调节，保证进入测试系统管道内的压力为设定值。
[0025]2、本申请在背压阀与被测自激扫掠振荡喷嘴之间的管道上设置减压阀，利用减压阀降低油路内的压力波动；本系统可以根据对压力波动的接受程度，设置减压阀的个数，从而消除恒流压力泵带来的压力脉冲。
[0026]3、在本测试系统中设置科氏流量计，利用科氏流量计对管路内消除压力脉动的液体流量进行精确测量。并在科氏流量计前后各安装一个截止阀，用以对科氏流量计进行零点校准。
[0027]4、本测试系统中，在靠近被测自激扫掠振荡喷嘴的管道上设置压力调节阀，一方
面利用压力调节阀连续调节喷嘴进口的压力，另一方面在喷嘴进口的压力调节范围内，要保证恒流泵设定的总流量Ma大于燃油喷嘴所需的流量Mj。
[0028]5、由于自激扫掠喷嘴工作时会产生的高频的压力脉动(几十到几千赫兹)，虽然在一般的稳态压力表上依然显示的稳定的压力值，但是此高频压力脉动前传会极易导致前方流路中的科氏质量流量计发生故障。采用压力调节阀在调节燃油喷嘴流量的同时，由于产生了在流量计后方的流路内产生了一定的压力降，能够一定程度上减弱喷嘴诱发的压力脉冲对流量计的影响。为了进一步降低或者消除此影响，还需要在流量计后方、调节阀前方安装一个减压阀，通过进一步增加压力降，并通过减压阀内的阻尼机构来消除压力脉冲的前传。
附图说明
[0029]图1是自激扫掠振荡喷嘴测试装置系统图；
[0030]图2自激扫掠振荡燃油喷嘴的内部流道以及特征截面；
[0031]图3自激扫掠振荡喷嘴进口截面与喉道截面处的瞬态压力对比；
[0032]图中，1、储液单元，2、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自激振荡喷嘴工作特性测试系统，其特征在于，包括：增压泵(4)；与所述增压泵(4)进口端通过进口管路(3)连接的储液单元(1)；与所述增压泵(4)出口端通过出口管路(12)连接的被测自激扫掠振荡喷嘴(10)；沿液体流动方向，依次设置在出口管路(12)上的背压阀(5)、第一级减压单元、流量计(11)、第二级减压单元和压力调节阀(9)。2.根据权利要求1所述的一种自激振荡喷嘴工作特性测试系统，其特征在于，所述第一级减压单元至少包含2个减压阀。3.根据权利要求1所述的一种自激振荡喷嘴工作特性测试系统，其特征在于，所述第二级减压单元至少包含1个减压阀。4.根据权利要求1所述的一种自激振荡喷嘴工作特性测试系统，其特征在于，所述流...

【专利技术属性】
技术研发人员：王士奇，陈前景，刘英杰，肖翼，罗斌，
申请(专利权)人：中国航空发动机研究院，
类型：发明
国别省市：