本发明专利技术公开了一种用于提高金属燃料与水反应时燃烧效率的试验装置，包括：上燃烧室，上燃烧室的侧壁上开设有进水口，下燃烧室，其内放置有金属燃料，旋流喷嘴，位于上燃烧室内腔，由相互垂直的导流管和旋流管组成，导流管水平设置，旋流管竖向设置，旋流管的上端与导流管的内端相互连通，其下端向下延伸并靠近下燃烧室设置，用于将进入进水口的水经过旋流雾化后喷射至下燃烧室，使得雾化后的水雾与下燃烧室的金属燃气进行掺混，并且吸热蒸发；本发明专利技术可以通过改变的旋流喷嘴导流管的水平向的偏移角度和旋流管的垂直长度，来改变的旋流喷嘴进水时的喷注角度和到推进剂燃面的距离，实现金属燃料快速启动和与水反应的持续燃烧。属燃料快速启动和与水反应的持续燃烧。属燃料快速启动和与水反应的持续燃烧。
【技术实现步骤摘要】
一种用于提高金属燃料与水反应时燃烧效率的试验装置
[0001]本专利技术属于水冲压发动机
，尤其涉及一种用于提高金属燃料与水反应时燃烧效率的试验装置。
技术介绍
[0002]水冲压发动机是一种全新概念的水下动力推进系统，它利用高能金属燃料与外部海水反应产生推力，具有能量密度高、比冲大、结构简单且可靠性高等特点，是目前超高速鱼雷巡航推进系统的理想选择。
[0003]由于水冲压发动机所采用的金属燃料中氧化剂含量较少，其自身燃烧所能释放的热量有限，而作为氧化剂进入燃烧室的液态水滴，蒸发潜热较大，蒸发过程所吸收的热量较多。在这种燃烧室环境下，必须对金属与水的燃烧过程进行合理组织和控制，才能实现金属/水的高效燃烧，而且当燃料中的金属含量进一步增高时，金属燃料将难以实现自持燃烧，金属与水反应的启动和维持都将存在困难。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的是提供一种用于提高金属燃料与水反应时燃烧效率的试验装置，以解决现有金属燃料与水反应燃烧效率不高、燃烧规律不清以及因为金属含量过高和水流量过大而导致的启动和维持燃烧都存在困难的问题。
[0005]本专利技术采用以下技术方案：一种用于提高金属燃料与水反应时燃烧效率的试验装置，包括：
[0006]上燃烧室，为中空的柱状结构，竖向设置，其上端螺栓连接有上盖板，上盖板对上燃烧室进行密封，上燃烧室的侧壁上开设有进水口，
[0007]下燃烧室，为中空的柱状结构，竖向设置，位于上燃烧室的下侧、并与上燃烧室同轴设置且相互连通，其内放置有金属燃料，用于与上燃烧室相互配合模拟水冲压发动机的燃烧室，
[0008]旋流喷嘴，位于所述上燃烧室内腔且用于模拟水冲压发动机进水喷嘴，由相互垂直的导流管和旋流管组成，导流管水平设置，导流管的外端与上燃烧室的进水口相连通，其内端靠近上燃烧室的轴线设置，旋流管竖向设置，旋流管的上端与导流管的内端相互连通，其下端向下延伸并靠近下燃烧室设置，用于将进入进水口的水经过旋流雾化后喷射至下燃烧室，使得雾化后的水雾与下燃烧室的金属燃气进行掺混，并且吸热蒸发。
[0009]进一步地，旋流管的下端呈锥状。
[0010]进一步地，旋流管的下端内腔还设置有雾化管，雾化管与旋流管同轴设置，
[0011]雾化管竖向设置，其上端封闭，其侧壁开设有进入孔，其下端端面向内收缩形成雾化孔，雾化孔用于通过进水口进入的水依次经过导流管、旋流管后经进入孔进入雾化管内、然后再通过雾化孔喷入下燃烧室内，进而对水进行雾化。
[0012]进一步地，还包括：固定环，固定环位于旋流管的下端，为中空的环状结构，水平设
置，其外壁与旋流管的下端内腔固定连接，其内壁与雾化管的下端外壁固定连接，用于对旋流管的下端进行密封。
[0013]进一步地，雾化管的进入孔位于固定环的上侧。
[0014]进一步地，进入孔开设有两个、且对称设置。
[0015]进一步地，旋流喷嘴设置有两个、且对称设置。
[0016]进一步地，导流管的外端与进水口之间设置有球头转接头。
[0017]进一步地，还包括：底板，底板位于下燃烧室的下侧，水平设置，并与下燃烧室的下端固定连接，用于对下燃烧室进行封闭。
[0018]进一步地，下燃烧室的侧壁上开设有进气孔和测压孔。
[0019]本专利技术的有益效果是：本专利技术的旋流喷嘴易于拆卸更换，可以通过改变的旋流喷嘴导流管的水平向的偏移角度和旋流管的垂直长度，来改变的旋流喷嘴进水时的喷注角度和到推进剂燃面的距离，实现金属燃料快速启动和与水反应的持续燃烧，合理控制金属与水反应的最佳位置，提高了金属燃料与水反应的燃烧效率；通过改变前端水泵的流量，可以控制旋流喷嘴喷注的进水速度和动量，进而研究不同水燃比下金属燃料的燃速变化规律；本专利技术气密性良好、耐压较高，可以模拟水冲压发动机高压下的燃烧过程，考虑压强对金属燃料与水反应燃烧过程的影响。
附图说明
[0020]图1为本专利技术的结构示意图；
[0021]图2为本专利技术上燃烧室的剖视图；
[0022]图3为本专利技术旋流喷嘴的结构示意图。
[0023]其中：1、上燃烧室；2、下燃烧室；3、上盖板；4、旋流喷嘴；5、进水口；6、底板；7、导流管；8、旋流管；9、雾化管；10、进入孔；11、雾化孔；12、固定环；13、球头转接头。
具体实施方式
[0024]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。
[0025]本专利技术公开了一种用于提高金属燃料与水反应时燃烧效率的试验装置，如图1和图2所示，包括上燃烧室1、下燃烧室2、旋流喷嘴4。
[0026]上燃烧室1为中空的柱状结构，上燃烧室1竖向设置，上燃烧室1的上端螺栓连接有上盖板3，上盖板3对上燃烧室1进行密封，上燃烧室1的侧壁上开设有进水口5，下燃烧室2为中空的柱状结构，下燃烧室2竖向设置，下燃烧室2位于上燃烧室1的下侧、并与上燃烧室1同轴设置且相互连通，下燃烧室2内放置有金属燃料，下燃烧室2用于与上燃烧室1相互配合模拟水冲压发动机的燃烧室。
[0027]如图3所示，旋流喷嘴4位于上燃烧室1内腔且用于模拟水冲压发动机进水喷嘴，旋流喷嘴4由相互垂直的导流管7和旋流管8组成，导流管7水平设置，导流管7的外端与上燃烧室1的进水口5相连通，导流管7的外端与进水口5之间设置有球头转接头13，导流管7的内端靠近上燃烧室1的轴线设置，旋流管8竖向设置，旋流管8的上端与导流管7的内端相互连通，旋流管8的下端向下延伸并靠近下燃烧室2设置，旋流管8用于将进入进水口5的水经过旋流雾化后喷射至下燃烧室2，使得雾化后的水雾与下燃烧室2的金属燃气进行掺混，并且吸热
蒸发，旋流管8的下端呈锥状。旋流喷嘴4设置有两个、且对称设置。
[0028]本专利技术可以通过改变的旋流喷嘴4的导流管7的水平向的偏移角度和旋流管8的垂直长度，来改变的旋流喷嘴4进水时的喷注角度和到推进剂燃面的距离，实现金属燃料快速启动和与水反应的持续燃烧，合理控制金属与水反应的最佳位置，保证了金属燃料与水反应的燃烧效率，以及提高了金属燃料的燃速；本专利技术不仅可以改变旋流喷嘴4进水时的喷注角度，还可以改变到推进剂燃面的距离，因此有利于金属燃气与水蒸气的掺混，而且保证了金属燃料的点火和自持燃烧过程，有利于进行合理的组织和控制。
[0029]现有的旋流喷嘴4的进水方向为水平向，进水后水向下运动的进水喷向与金属燃气流方向相反，不利于金属燃气与水快速掺混，而本申请的旋流喷嘴4由相互垂直的导流管7和旋流管8组成，导流管7的水流入旋流管8后由旋流管8下端喷出。
[0030]如果旋流管8的长度太长，金属燃气与水的气相反应区更靠近燃料的燃面，水滴蒸发所需要的距离短且蒸发量大，这样会降低推进剂燃面的温度，金属燃料的自持燃烧过程将变得困难。
[0031]如果旋流管8的长度太短，金属燃气与水的气相反应区远离燃料的燃面，水滴蒸发所需要的距离长且蒸发量小，不利于快速掺混，也不利于金属燃料的点火和高效燃烧。
...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于提高金属燃料与水反应时燃烧效率的试验装置，其特征在于，包括：上燃烧室(1)，为中空的柱状结构，竖向设置，其上端螺栓连接有上盖板(3)，所述上盖板(3)对上燃烧室(1)进行密封，所述上燃烧室(1)的侧壁上开设有进水口(5)，下燃烧室(2)，为中空的柱状结构，竖向设置，位于所述上燃烧室(1)的下侧、并与上燃烧室(1)同轴设置且相互连通，其内放置有金属燃料，用于与上燃烧室(1)相互配合模拟水冲压发动机的燃烧室，旋流喷嘴(4)，位于所述上燃烧室(1)内腔且用于模拟水冲压发动机进水喷嘴，由相互垂直的导流管(7)和旋流管(8)组成，所述导流管(7)水平设置，所述导流管(7)的外端与上燃烧室(1)的进水口(5)相连通，其内端靠近上燃烧室(1)的轴线设置，所述旋流管(8)竖向设置，所述旋流管(8)的上端与导流管(7)的内端相互连通，其下端向下延伸并靠近下燃烧室(2)设置，用于将进入进水口(5)的水经过旋流雾化后喷射至下燃烧室(2)，使得雾化后的水雾与下燃烧室(2)的金属燃气进行掺混，并且吸热蒸发。2.根据权利要求1所述的一种用于提高金属燃料与水反应时燃烧效率的试验装置，其特征在于，所述旋流管(8)的下端呈锥状。3.根据权利要求1所述的一种用于提高金属燃料与水反应时燃烧效率的试验装置，其特征在于，所述旋流管(8)的下端内腔还设置有雾化管(9)，所述雾化管(9)与旋流管(8)同轴设置，所述雾化管(9)竖向设置，其上端封闭，其侧壁开设有进入孔(10)，其下端端面向内收缩形成雾化孔(11)，所述雾化孔(11)用于通过进水口(5)进入的水依次经过导流管(7)、旋流管(8)后经...
【专利技术属性】
技术研发人员：敖文，章宇，刘佩进，韩新波，乔宏，黄启龙，霍超，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。