技术特征：
1.基于阴影拍摄技术的燃烧铝液滴撞壁行为模式的测试装置，其特征在于，包括燃烧铝液滴撞壁的模拟系统(9)、阴影拍摄系统(25)和高压环境模拟系统(16)，其中：所述燃烧铝液滴撞壁的模拟系统(9)包括：推进剂燃烧容器(14)，其内用于放置推进剂，提供推进剂燃烧撞壁的反应区；所述阴影拍摄系统(25)包括：激光发生器(1)和高速相机(12)；所述激光发生器(1)和高速相机(12)位于同一直线上，并位于所述推进剂燃烧容器(14)的两相对侧，且所述高速相机(12)的镜头侧朝向所述激光发生器(1)侧，在所述高速相机(12)的镜头前间设置有一滤光片(10)；其中，所述滤光片(10)的滤波波长与所述激光发生器(1)的发光波长相同，用于滤除推进剂燃烧颗粒发出的光，并使所述激光发生器(1)发出的光通过；所述激光发生器(1)用于：发射与推进剂燃烧火焰的发光频率不同的激光，使所述推进剂燃烧颗粒周向为光线区；所述高速相机(12)用于：在激光发生器(1)发出的激光光线上，逆向光线采集所述推进剂燃烧容器(14)内推进剂燃烧撞壁的过程，得到无燃烧火焰的推进剂颗粒的时域图像。2.如权利要求1所述的基于阴影拍摄技术的燃烧铝液滴撞壁行为模式的测试装置，其特征在于，所述推进剂燃烧容器(14)为一筒状壳体结构，且竖直放置，下部为敞口状，且下部与高压环境模拟系统(16)相连通；在所述推进剂燃烧容器(14)内的顶部、且位于中心位置安装有竖直向的小型固体发动机(7)；所述小型固体发动机(7)包括燃烧室(7-1)，所述燃烧室(7-1)由上端封闭下端开口的壳体围成，下端开口处连接有一喷管(7-3)，在所述燃烧室(7-1)内且沿轴向上装填有推进剂(7-2)，且推进剂(7-2)的燃烧端位于下方，其燃烧物由喷管(7-3)喷出。3.如权利要求2所述的基于阴影拍摄技术的燃烧铝液滴撞壁行为模式的测试装置，其特征在于，在所述推进剂燃烧容器(14)内还设置有壁面模拟装置(6)，所述壁面模拟装置(6)为开口向上的矩形腔体结构，所述腔体内用于设置用来模拟不同的壁面环境的石墨、炭化层或推进剂材料，所述石墨、炭化层或推进剂的形状与所述腔体的形状和规格均相同，竖直放置于所述有壁面模拟装置(6)内，且上端高出所述壁面模拟装置(6)的上端。4.如权利要求3所述的基于阴影拍摄技术的燃烧铝液滴撞壁行为模式的测试装置，其特征在于，在所述激光发生器(1)和推进剂燃烧容器(14)间同轴依次排布有、衰减片(2)、空间滤波器(3)和扩束镜(4)，在所述高速相机(12)的朝向所述推进剂燃烧容器(14)侧设置有长焦显微镜头(11)。5.如权利要求4所述的基于阴影拍摄技术的燃烧铝液滴撞壁行为模式的测试装置，其特征在于，在所述推进剂燃烧容器(14)的壳体上，且位于所述推进剂燃烧容器(14)同一直径上开设有两个玻璃观察窗(5)，且一个所述玻璃观察窗(5)位于扩束镜(4)侧，另一个位于所述滤光片(10)，所述玻璃观察窗(5)用于透过平面光。6.如权利要求5所述的基于阴影拍摄技术的燃烧铝液滴撞壁行为模式的测试装置，其特征在于，还包括数据采集系统(23)和控制系统(13)，所述数据采集系统(23)和控制系统(13)均与高速相机(12)相连接。7.如权利要求6所述的基于阴影拍摄技术的燃烧铝液滴撞壁行为模式的测试装置，其特征在于，在所述小型固体发动机(7)上安装有点火装置(8)，所述点火装置(8)与控制系统
(13)相连接。8.如权利要求7所述的基于阴影拍摄技术的燃烧铝液滴撞壁行为模式的测试装置，其特征在于，在所述推进剂燃烧容器(14)的侧面安装有温度传感器(24)；所述温度传感器(24)与数据采集系统(23)相连接。9.如权利要求8所述的基于阴影拍摄技术的燃烧铝液滴撞壁行为模式的测试装置，其特征在于，所述高压环境模拟系统(16)包括相连接的高压模拟舱(19)和高压气瓶(17)；所述高压模拟舱(19)，用于在推进剂点火燃烧期间，提供稳定的高压环境；其为一上端敞口的腔体结构，其上端与所述推进剂燃烧容器(14)的下端相连通；其靠近下端的侧壁与高压气瓶(17)管路连通，在管路上安装有控制减压阀(15)和高压电磁阀(18)；其下端连接有竖直向的管路，管路上安装有泄气阀(20)；在所述高压模拟舱(19)的壳体上设置有压力传感器(21)和温度传感器(22)，所述压力传感器(21)和温度传感器(22)均与数据采集系统(23)相连接。10.如权利要求1-9中任一项所述的基于阴影拍摄技术的燃烧铝液滴撞壁行为模式的测试装置的测试方法，其特征在于，该测试方法如下：步骤一、在所述燃烧室(7-1)内且沿轴向上装填有推进剂(7-2)；步骤二、打开激光发生器(1)，发射与推进剂(7-2)燃烧火焰的发光频率不同的激光，调节阴影拍摄系统(25)，使数据采集系统(23)上呈现出清晰的壁面模拟装置(6)的壁面的像；步骤三、开启高压气瓶(17)，调节减压阀出口压力，通过控制系统(13)打开高压电磁阀(18)，向高压模拟舱(19)中充入高压氮气，通过数据采集系统(23)实时观测高压模拟舱(19)内压力，在充气过程中，保证泄压阀(20)关闭，在模拟舱内压强达到设定值时，关闭高压电磁阀(18)；步骤四、待模拟舱内压强稳定后，操作控制系统(13)点燃推进剂(7-2)，推进剂(7-2)燃烧后，燃烧液滴由喷管(7-3)喷出，快速与模拟不同的壁面环境的材料的上避免碰撞；同时触发高速相机(12)记录燃烧液滴撞壁图像；步骤五、待推进剂(7-2)燃烧完毕后，开启泄压阀(20)，将高压气体排出。
技术总结
本发明公开了基于阴影拍摄技术的燃烧铝液滴撞壁行为模式的测试装置，包括燃烧铝液滴撞壁的模拟系统、阴影拍摄系统和高压环境模拟系统，其中：燃烧铝液滴撞壁的模拟系统包括：推进剂燃烧容器，其内用于放置推进剂，提供推进剂燃烧撞壁的反应区。阴影拍摄系统包括：激光发生器和高速相机。激光发生器和高速相机位于同一直线上，并位于推进剂燃烧容器的两相对侧，且高速相机的镜头侧朝向激光发生器侧。高速相机用于：在激光发生器发出的激光光线上，逆向光线采集推进剂燃烧容器内推进剂燃烧撞壁的过程，得到无燃烧火焰的推进剂颗粒的时域图像。该装置实现了能够捕捉到燃烧铝液滴撞壁的时域过程，可实现燃烧铝液滴撞壁行为的稳定测量。测量。测量。
技术研发人员：李逢超 付宇 胡加明 魏荣刚 杨建刚 李超 胡春波
受保护的技术使用者：西北工业大学
技术研发日：2022.06.09
技术公布日：2022/9/27