在众多国内外湍流燃烧试验研究所中,湍流燃烧试验装置根据其产生湍流的方式基本可以分为以下几类:
这种试验装置是预混可燃气体通过设计的进气喷嘴或气道来进入燃烧室,形成一定的湍流并在相应的时刻点火,从而实现湍流燃烧的试验装置。如图2所示,该装置先通过预混箱配置可燃气体,该试验使用的是丙浣-空气预混合气。然后混合气在布置好的切向进气道中实现进气,从而产生湍流,再进行点火完成试验。该实验装置通过电磁阔来控制进气量,通过压力自动调节器来控制容弹内混合气的初始压力,进行了混合气燃烧火焰在不同参数下的试验并研究了初始条件参数下流动与火焰相互影响的机理。试验中还测得了进气过程中电磁阔闭合后燃烧弹内的湍流强度,通过采用激光多普勒仪得到了火花塞处的流动情况。
这种试验装置是通过风扇在定容燃烧装置内旋转来形成湍流,风扇的转速决定着湍流的强弱。如图3所示,该装置中4个风扇在燃烧弹桶形内腔的边缘,如此布置可以实现各向同性较好的湍流并且混合的很均匀。试验时可以直接将燃气充入装置,在一定的湍流强度下进行燃烧。试验中采用LDV测试得到,以容弹中心为圆心80mm直径范围内,湍流强度的各向同性和均匀性分别在12%和20%以内。当风扇转速2500r/min时,湍流强度可达到2.0m/s,其湍流积分长度标尺与风扇转速无关大约为25mm。试验过程中还研究了湍流燃烧速度与湍流强度等参数之间的关系。这样的湍流燃烧装置由于内部具有风扇因而使其结构比较复杂,需要较大的燃烧室空间并且在多个风扇运行时,只有很好的协调配合各个风扇运转才能达到理想的各向同性流动。
该种湍流燃烧装置是通过燃烧室内部运动的孔板来形成湍流,通过设计孔板结构以及控制孔板的运动速度来达到不同强度的湍流。试验进行时,一般是在孔板停止运动后的对应时刻来进行点火,以实现不同强度下的湍流燃烧。如图4所示的湍流燃烧装置，其整体结构为一个内腔为正方体定容燃烧弹。在容弹的内部布置了孔板,依靠电机的转动来带动孔板在导杆上快速平动,从而在容弹内产生湍流。通过改变孔板的孔径、孔板的拉动速度以及选择不同的点火时刻,便可得到湍流强度和标尺各异的湍流。此类装置的特点是结构相对简单,但是对燃烧室的几何形状有一定的要求,同时对装置的密封性能会造成一定的影响。 2100433B
