专利名称：燃气与空气合成高频射流实验装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及燃气与空气合成高频射流实验装置，它是进行空气动力学、 流动控制、合成射流、紊动射流技术等研究的一种实验装置。
背景技术：
随着现代航空航天、高速列车、生物、信息等技术的发展，空气动力学将在 流动控制方面取得重大突破.流动控制技术是利用流体间流体动力的相互作用， 通过改变局部流动达到控制和放大流动信号的一种技术。同时，气体燃料发动机 等动力机的发展，对燃气的喷射状态、燃气与空气混合程度对燃烧充分性的影响 等均是实验研究的前沿领域。目前，实验研究中采用的燃气与空气合成射流实验 装置，只能在低频范围内进行工作，同时，现有的实验系统采用的是开环控制， 不能满足高频射流实验研究的要求。
应用现代特种伺服电机驱动技术、传感器技术、控制技术和制造技术，设计 制造燃气与空气合成高频射流实验装置，其性能可达到高频射流实验的要求。同 时，可用于空气动力学、流动控制、合成射流、紊动射流等技术的实验研究。
发明内容
本实用新型针对现有燃气与空气合成射流实验装置中的不足，提供一种燃气 与空气合成高频射流实验装置。本实用新型的技术方案燃气与空气合成高频射流实验装置，其特征在于 进气系统中的气站经射流压力调节阔、射流进气管道与射流管连通，射流管的前 端设置有带有喷射孔的、可旋转的合成气体旋转阀；合成气体压力调节阀设置在 合成气体传输管道上，合成气体传输管道与带有进气孔的合成气体分配器连接， 气体分配器与合成气体旋转阀配合设置；射流频率传感器设置在合成气体分配体 器的侧面或前面，射流频率传感器经模拟/数字转换器与计算机的输入端连接， 伺服电机的驱动控制器与计算机的输出端连接，伺服电机与合成气体旋转阔连 接，带动合成气体旋转阀转动。
进一步的特征是在射流进气管道或射流管上设置射流加热器，通过射流加 热器对进入射流管的气体进行加热。
本实用新型的燃气与空气合成高频射流实验装置，相对于现有技术，具有如 下特点
1、 能够在高频范围内进行工作，满足高频射流实验研究的要求；
2、 能够根据实验需要，对高频射流气体进行压力调节、温度控制、对混合 气体进行压力调节等，满足控制和实验的要求。
3、 合成射流是脉冲性的，转速越高，脉冲频率就越高。
4、 结构简单、成本较低。
以下结合附图对本实用新型作进一步的说明
图1是本实用新型实验装置工作原理示意图； 图2是本实用新型实验装置的一种具体结构简图。
具体实施方式
如
图1中，l一进气系统、2—气站、3—射流压力调节阀、4一合成气体压力 调节阀、5—射流加热器、6—射流管、7—合成气体传输管道、8—-合成气体分 配器、9一合成气体旋转阀、IO—射流频率传感器、ll一伺服电机、12—模拟/ 数字转换器、13—计算机、14一温度传感器、15—处理器、16—加热控制器、17 一射流进气管道。
进气系统1中的气站2经射流压力调节阀3、射流进气管道17与射流管6 连通，射流管6的前端设置有带有喷射孔的、可旋转的合成气体旋转阀9，高压 气体从合成气体旋转阀9上的喷射孔射出形成射流。
进气系统1中的气站2中的压縮气体经射流压力调节阀3调压后，通过射流 进气管道17向射流管6提供高压气体，再经过合成气体旋转阀9上的喷射孔射 出形成射流。在实际工作时，该高压气体就是燃气。
合成气体的合成气体压力调节阀4设置在合成气体传输管道7上，调节合成 气体的压力；合成气体传输管道7与带有进气孔的合成气体分配器8连接，气体 分配器8与合成气体旋转阀9配合设置;合成气体旋转阀9在外力作用下旋转时， 合成气体旋转阀9上的喷射孔在转动过程中，周期性的与合成气体分配器8上的 进气孔对准，只有对准时，合成气体才能通过合成气体旋转阀9上的喷射孔与射 流管6射出的气体形成合成射流。合成气体(实际工作时就是空气)经合成气体 压力调节阀4调压后，再经合成气体传输管道7送入合成气体分配器8，通过合 成气体旋转阀9上的小孔与射流管6射出的高压气体形成合成射流。由于合成气 体旋转阀9的旋转，合成气体旋转阀9上的喷射孔在转动过程中，周期性的与合 成气体分配器8上的进气孔对准，使合成气体通过合成气体旋转阀9上的喷射孔 与射流管6射出的气体形成合成射流。因此，射流是脉冲合成射流，脉冲频率与合成气体旋转阀9的转速(n)和合成气体分配器8上的进气孔个数(k)成正比， 即f=nk/60。
射流频率传感器10设置在合成气体分配体器8的侧面或前面，能感知合成 射流的变化频率。射流频率传感器10经模拟/数字转换器12与计算机13的输入 端连接，伺服电机18的驱动器11与计算机13的输出端连接，伺服电机18与合 成气体旋转阀9连接，带动合成气体旋转阀9转动；计算机13经对射流频率传 感器IO输入的信号进行计算处理后，从输出端发出控制信号到伺服电机驱动控 制器ll，对伺服电机18转速进行控制，控制过程为闭环控制，根据射流频率传 感器10采集的射流变化信号来控制伺服电机11的转速，使合成气体旋转阀9的 转速改变，从而控制合成射流的频率。
高压气体在进入射流管6之前，在射流进气管道17或射流管6上设置射流 加热器5，通过射流加热器5对气体进行加热，气体温度通过设置在射流进气管 道17或射流管6上的温度传感器14采集，温度传感器14与处理器15连接，处 理器15与计算机13连接；信号经处理器15处理后，送入计算机13，计算机13 根据设定温度值对温度信号进行处理后，经处理器15送入加热控制器16对加热 器5进行控制，使射流温度保持在设定温度， 一般情况下设定温度为24 35i:。
如图2中，20—底座、21—支承座、22—合成气体分配器、23—圆光栅、24 一合成气体旋转阀、25—圆光栅信号采集器、26—轴承、27—伺服电机定子、28 一伺服电机转子、29—射流管、30—过滤网、31—温度传感器、32—射流加热器、 33—加热器导管、34—加热器接线座、35—射流进器接头。
图2所述本实甩新型实验装置的一种具体结构中，合成气体分配器22相当 于合成气体压力调节阀4，合成气体经合成气体分配器22进入合成气体旋转阀 24,从射流管29内喷射出的高压气体与合成气体在合成气体旋转阀24处混合，形成合成射流。合成气体旋转阀24直接安装在伺服电机转子28上，由伺服电机 直接驱动，与伺服电机转子28同步转动。为了减少转动系统的转动惯量，合成 气体旋转阀24采用铝合金材料，保证系统的高频响应速度，其频率响应可达到 120~200Hz。底座20、支承座21起到支撑作用，圆光栅23、圆光栅信号采集器 25采集合成射流的脉冲频率，轴承26支撑伺服电机转子28,温度传感器31、 射流加热器32、加热器导管33、加热器接线座34组成一个加热装置，对进入射 流管29个高压气体进行加热。
权利要求1、燃气与空气合成高频射流实验装置，其特征在于进气系统(1)中的气站(2)经射流压力调节阀(3)、射流进气管道(17)与射流管(6)连通，射流管(6)的前端设置有带有喷射孔的、可旋转的合成气体旋转阀(9)；合成气体压力调节阀(4)设置在合成气体传输管道(7)上，合成气体传输管道(7)与带有进气孔的合成气体分配器(8)连接，气体分配器(8)与合成气体旋转阀(9)配合设置；射流频率传感器(10)设置在合成气体分配体器(8)的侧面或前面，射流频率传感器(10)经模拟/数字转换器(12)与计算机(13)的输入端连接，伺服电机(11)的驱动控制器与计算机(13)的输出端连接，伺服电机(11)与合成气体旋转阀(9)连接，带动合成气体旋转阀(9)转动。
2、 根据权利要求1所述的燃气与空气合成高频射流实验装置，其特征在于 在射流进气管道(17)或射流管(6)上设置射流加热器(5)，通过射流加热器(5)对进入射流管(6)的气体进行加热。
3、 根据权利要求2所述的燃气与空气合成高频射流实验装置，其特征在于 设置在射流进气管道(17)或射流管(6)上的温度传感器(14)与处理器(15) 连接，处理器(15)与计算机(13)连接；计算机(13)根据设定温度值对温度 信号进行处理后，经处理器(15)送入加热控制器(16)对加热器(5)进行控 制。
专利摘要本实用新型公开了燃气与空气合成高频射流实验装置，其中进气系统中的气站经射流压力调节阀、射流进气管道与射流管连通，射流管的前端设置有带有喷射孔的合成气体旋转阀；合成气体压力调节阀设置在与带有进气孔的合成气体分配器连接的合成气体传输管道上，气体分配器与合成气体旋转阀配合设置；设置在合成气体分配体器的侧面或前面的射流频率传感器，经模拟/数字转换器与计算机的输入端连接，伺服电机的驱动控制器与计算机的输出端连接，伺服电机与合成气体旋转阀连接。本实用新型的实验装置，能够在高频范围内工作，满足高频射流实验研究的要求；能根据实验需要，对高频射流气体进行压力调节、温度控制、对混合气体进行压力调节等，满足控制和实验的要求。
文档编号B01F5/02GK201260942SQ20082010008
公开日2009年6月24日 申请日期2008年9月23日 优先权日2008年9月23日
发明者王春欢, 静 罗, 捷 詹, 龚文均 申请人:重庆工学院