本實(shí)用新型屬于燃燒試驗(yàn)設(shè)備領(lǐng)域，具體設(shè)計(jì)一種溫度梯度可控燃燒彈。定容燃燒彈是一種研究?jī)?nèi)燃機(jī)燃燒機(jī)理的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。通過(guò)在燃燒彈彈體體外部安裝螺距變化的電加熱絲對(duì)燃燒彈進(jìn)行加熱，具體電加熱絲螺距由小增大，實(shí)現(xiàn)燃燒彈內(nèi)軸向溫度場(chǎng)的單調(diào)遞增；通過(guò)改變加熱絲兩端電壓來(lái)改變加熱絲功率最終改變?nèi)紵龔梼?nèi)軸向溫度梯度的大小；另外通過(guò)外加空氣強(qiáng)制冷卻的手段進(jìn)一步調(diào)節(jié)彈內(nèi)溫度場(chǎng)，使彈內(nèi)度場(chǎng)變化更趨合理。此種方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作性強(qiáng)，為燃燒的研究提供更準(zhǔn)確的溫度邊界條件。

背景技術(shù)：

定容燃燒彈是一種研究燃料燃燒機(jī)理的實(shí)驗(yàn)裝置。燃燒彈內(nèi)部充滿可燃混合氣，外圍布置加熱絲，利用高溫引燃的方法使燃燒彈內(nèi)的可燃混合氣燃燒，并通過(guò)在燃燒彈上布置的溫度壓力傳感器以及其他測(cè)試設(shè)備來(lái)研究燃燒彈內(nèi)混合氣體的燃燒機(jī)理。

現(xiàn)有定容燃燒彈一般是通過(guò)外加加熱絲的方法對(duì)彈內(nèi)混合氣體進(jìn)行加熱，燃燒彈內(nèi)溫度場(chǎng)一般是距離加熱絲越近則溫度越高，距離越遠(yuǎn)則溫度越低。形成燃燒彈內(nèi)溫度在外圍高、中心低的溫度場(chǎng)，這對(duì)們的實(shí)驗(yàn)研究造成了巨大困難。

現(xiàn)有定容燃燒彈的混合氣著火方式一般是通過(guò)電火花塞引燃或者通過(guò)高溫使彈內(nèi)混合氣自然來(lái)模擬點(diǎn)燃與壓燃兩種內(nèi)燃機(jī)著火方式。以上著火方式在測(cè)量混合氣著火極限時(shí)遇到困難，不能準(zhǔn)確測(cè)出混合氣著火極限溫度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型目的是提供一種著火極限準(zhǔn)確可測(cè)、彈內(nèi)溫度場(chǎng)軸向可控的溫度梯度可控燃燒彈，通過(guò)燃燒彈外部布置螺距變化的電熱絲以及強(qiáng)制空氣冷卻的手段使定容燃燒彈在軸向上實(shí)現(xiàn)溫度單調(diào)遞增，并通過(guò)調(diào)節(jié)加熱功率和冷卻空氣流速來(lái)調(diào)控燃燒彈軸向上溫度的梯度，實(shí)現(xiàn)溫度場(chǎng)可控。

通過(guò)電加熱塞加熱引燃的手段對(duì)彈內(nèi)混合氣進(jìn)行引燃，并內(nèi)置溫度傳感器在加熱塞中，以實(shí)現(xiàn)彈內(nèi)混合氣引燃溫度準(zhǔn)確可測(cè)。

為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)特征，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：

軸向溫度可控定容燃燒彈，包括前端蓋(13)、燃燒彈彈體(2)、電熱塞安裝孔(4)、后端蓋(1)、電加熱絲(7)、燃燒腔(8)、外殼(9)、空氣強(qiáng)制冷卻腔(6)、進(jìn)氣孔(14)、排氣孔(3)、進(jìn)油孔(12)、電熱塞(18)、冷卻空氣進(jìn)口(5)、冷卻空氣出口(11)、溫度傳感器(10)、壓力傳感器(15)、墊片(16)、電熱塞內(nèi)置溫度傳感器(17)、電熱塞(18)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等組成；所述前端蓋(13)開(kāi)有三個(gè)孔，分別為進(jìn)氣孔(14)進(jìn)油孔(12)壓力傳感器孔(15)；所述后端蓋上開(kāi)有兩個(gè)孔，分別為電加熱塞孔(4)和排氣孔(3)，其中電加熱塞孔內(nèi)安裝電加熱塞(18)，電加熱塞中內(nèi)置溫度傳感器(17)；所述燃燒彈彈體上開(kāi)有均勻分布的八個(gè)孔(10)，分別安裝溫度傳感器，燃燒彈彈體外側(cè)安裝螺距變化的加熱絲(7)，外側(cè)通過(guò)臺(tái)階定位、螺栓緊固的手段安裝外殼(9),燃燒彈彈體(2)與外殼(9)共同組成了空氣強(qiáng)制冷卻腔(6)；所述前端蓋(13)和后端蓋(1)都通過(guò)螺栓同燃燒彈彈體(2)固定，并通過(guò)銅墊片(16)對(duì)前端蓋、后端蓋與彈體的密封；燃燒彈其他部位的密封通過(guò)螺紋外加生膠帶的方法進(jìn)行密封；通過(guò)在進(jìn)油孔(12)安裝噴油器對(duì)彈內(nèi)噴入燃油，通過(guò)進(jìn)氣孔(14)連接高壓氣體向彈內(nèi)沖入高壓空氣，通過(guò)調(diào)節(jié)噴油次數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)噴入燃燒彈的燃油量， 通過(guò)調(diào)節(jié)進(jìn)氣孔(14)處進(jìn)氣壓力來(lái)調(diào)節(jié)進(jìn)入燃燒彈的空氣量，從而控制空燃比和燃料體積濃度。燃燒過(guò)程的組織是通過(guò)加熱塞(18)對(duì)混合氣體進(jìn)行引燃，當(dāng)加熱塞的溫度達(dá)到混合氣的最低燃燒溫度時(shí)，混合氣開(kāi)始燃燒并在燃燒腔內(nèi)從后端往前端傳播。燃燒完成后打開(kāi)排氣門(mén)(3)排出燃燒后的廢氣，并打開(kāi)進(jìn)氣孔(14)通入新鮮空氣對(duì)燃燒腔(8)進(jìn)行掃氣，掃氣完成后，關(guān)閉進(jìn)氣門(mén)(14)排氣門(mén)(3)，通過(guò)在強(qiáng)制空氣冷卻腔(6)通入高速空氣流對(duì)燃燒彈體進(jìn)行強(qiáng)制空氣冷卻，待燃燒彈冷卻至常溫時(shí)，方可進(jìn)行下一次實(shí)驗(yàn)。

本實(shí)用新型的原理是：通過(guò)燃燒彈體外布置螺距可變的加熱絲對(duì)燃燒彈進(jìn)行加熱，使燃燒彈內(nèi)出現(xiàn)單調(diào)遞增的溫度場(chǎng)，通過(guò)改變加熱絲兩端的電壓，改變電加熱熱流密度，調(diào)節(jié)燃燒彈內(nèi)單調(diào)遞增溫度場(chǎng)的梯度；即增大電壓，彈內(nèi)溫度場(chǎng)仍然單調(diào)遞增，同時(shí)梯度變大，彈內(nèi)溫度場(chǎng)的跨度也會(huì)變大；相反的降低電壓，彈內(nèi)溫度梯度減小，同時(shí)溫度場(chǎng)跨度變小；通過(guò)在但燃燒彈彈體外加強(qiáng)制空氣冷卻，可使彈內(nèi)溫度場(chǎng)更趨合理，具體來(lái)說(shuō)，增加空氣流量，燃燒彈內(nèi)溫度會(huì)整體下降，當(dāng)從低溫端通入空氣流時(shí)，彈內(nèi)溫度跨度會(huì)變大；當(dāng)從高溫端通入空氣流時(shí)，彈內(nèi)溫度跨度會(huì)變??；通過(guò)前端蓋上的進(jìn)油孔和進(jìn)氣孔對(duì)燃燒彈內(nèi)提供所需的空燃比和燃料、空氣體積濃度；通過(guò)加熱塞對(duì)彈內(nèi)混合氣體進(jìn)行引燃，具體來(lái)說(shuō)緩慢提高加熱塞的溫度，同時(shí)通過(guò)壓力傳感器觀察彈內(nèi)氣體的壓力變化，當(dāng)彈內(nèi)氣體壓力突然升高時(shí)，認(rèn)為彈內(nèi)混合氣體開(kāi)始燃燒，通過(guò)加熱塞中內(nèi)置的溫度傳感器讀取此時(shí)加熱塞的溫度，此溫度即認(rèn)為是此狀態(tài)下混合氣體的可燃溫度極限；混合氣體起然后，火焰沿燃燒腔向前端傳播，火焰所到之處溫度傳感器示數(shù)都會(huì)有明顯升高，火焰不能傳播的地方，溫度傳感器示數(shù)無(wú)明顯變化，由此和測(cè)出火焰的息燃溫度極限。

本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于：

1、本實(shí)用新型中設(shè)計(jì)進(jìn)油和進(jìn)氣系統(tǒng)，能夠按照預(yù)定要求實(shí)現(xiàn)燃油供給量、空燃比的要求；

2、本實(shí)用新型設(shè)計(jì)加熱塞對(duì)可燃混合氣加熱的方法對(duì)其進(jìn)行引燃，并在加熱塞內(nèi)部設(shè)計(jì)內(nèi)置的溫度傳感器，此種設(shè)計(jì)配合缸內(nèi)壓力傳感器，可實(shí)現(xiàn)彈內(nèi)混合氣可燃溫度極限的測(cè)定，方法簡(jiǎn)單操作性強(qiáng)，為實(shí)驗(yàn)提供精確的數(shù)據(jù)支持；

3、本實(shí)用新型中燃燒彈彈體外設(shè)計(jì)螺距可變的加熱絲對(duì)燃燒彈進(jìn)行加熱，實(shí)現(xiàn)彈內(nèi)梯度變化的溫度場(chǎng)，并通過(guò)改變加熱絲功率來(lái)改變彈內(nèi)溫度梯度的，實(shí)現(xiàn)彈內(nèi)溫度場(chǎng)的調(diào)節(jié)；

4、本實(shí)用新型中在燃燒彈體外設(shè)計(jì)強(qiáng)制空氣冷卻腔，在其中通入冷卻空氣流對(duì)燃燒彈進(jìn)行冷卻，通過(guò)調(diào)節(jié)冷卻空氣流的速度和流動(dòng)方向，可實(shí)現(xiàn)對(duì)彈內(nèi)已有溫度梯度的溫度場(chǎng)的微量調(diào)節(jié)。

本實(shí)用新型最終提供一種彈內(nèi)溫度場(chǎng)梯度可控的管式燃燒彈，能為燃燒試驗(yàn)提供更為準(zhǔn)確的邊界條件，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，助力科研工作。

附圖說(shuō)明

圖1是溫度梯度可控燃燒彈設(shè)計(jì)示意圖主視圖的剖視圖，左側(cè)為后端、右側(cè)為前端；

圖2是溫度梯度可控燃燒彈設(shè)計(jì)示意圖的左側(cè)視圖；

圖3使溫度梯度可控燃燒彈設(shè)計(jì)示意圖的右側(cè)視圖；

圖中標(biāo)記：前端蓋(1)、燃燒彈彈體(2)、電熱塞安裝孔(4)、后端蓋(13)、電加熱絲(7)、燃燒腔(8)、外殼(9)、空氣強(qiáng)制冷卻腔(6)、進(jìn)氣孔(14)、排氣孔(3)、進(jìn)油孔(12)、電熱塞(18)、冷卻空氣進(jìn)口(5)、冷卻空氣出口(11)、溫度傳感器安裝孔(10)、壓力傳感器(15)、墊片(16)、電熱塞內(nèi)置溫度傳感器(17)、電熱塞(18)。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)闡述：

如圖1所示，本實(shí)用新型由前端蓋(13)、燃燒彈彈體(2)、電熱塞安裝孔(4)、后端蓋(1)、電加熱絲(7)、燃燒腔(8)、外殼(9)、空氣強(qiáng)制冷卻腔(6)、進(jìn)氣孔(14)、排氣孔(3)、進(jìn)油孔(12)、電熱塞(18)、冷卻空氣進(jìn)口(5)、冷卻空氣出口(11)、溫度傳感器安裝孔(10)、壓力傳感器(15)、墊片(16)、電熱塞內(nèi)置溫度傳感器(17)、電熱塞(18)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以及螺栓、螺帽、開(kāi)關(guān)、閥門(mén)等組成。

其中，燃燒彈內(nèi)的燃燒工作過(guò)程在如圖所示(8)燃燒腔內(nèi)進(jìn)行，其構(gòu)成主要有燃燒彈彈體(2)、前端蓋(13)、后端蓋(1)三部分構(gòu)成，前端蓋、后端蓋和燃燒彈彈體由螺栓進(jìn)行連接，并用銅墊片(16)進(jìn)行密封；燃燒彈其他部位的密封通過(guò)螺紋外加生膠帶的方法進(jìn)行密封；通過(guò)在進(jìn)油孔(12)安裝噴油器對(duì)彈內(nèi)噴入燃油，通過(guò)進(jìn)氣孔(14)連接高壓氣源向彈內(nèi)沖入高壓空氣，通過(guò)調(diào)節(jié)噴油次數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)噴入燃燒彈的燃油量，通過(guò)調(diào)節(jié)進(jìn)氣孔(14)處進(jìn)氣壓力來(lái)調(diào)節(jié)進(jìn)入燃燒彈的空氣量，從而控制空燃比和燃料體積濃度；通過(guò)加熱塞(18)對(duì)混合氣體進(jìn)行引燃，混合氣開(kāi)始燃燒并在燃燒腔內(nèi)從后端往前端傳播。實(shí)驗(yàn)完成后打開(kāi)排氣門(mén)(3)使燃燒后的高溫氣體排除燃燒彈，并通過(guò)打開(kāi)進(jìn)氣孔(14)通入新鮮空氣對(duì)燃燒腔(8)進(jìn)行掃氣，掃氣完成后，關(guān)閉進(jìn)排氣門(mén)(14)(3)，通過(guò)在強(qiáng)制空氣冷卻腔(6)通入高速空氣流對(duì)燃燒彈體進(jìn)行強(qiáng)制空氣冷卻，待燃燒彈冷卻至常溫時(shí)，方可進(jìn)行下一次實(shí)驗(yàn)。

通過(guò)燃燒彈體(2)外布置螺距可變的加熱絲(7)對(duì)燃燒彈進(jìn)行加熱，使燃燒彈內(nèi)出現(xiàn)單調(diào)遞增的溫度場(chǎng)，通過(guò)改變加熱絲(7)兩端的電壓，改變加熱的熱流密度，調(diào)節(jié)燃燒彈內(nèi)單調(diào)遞增的溫度場(chǎng)的梯度；即增大電壓，彈內(nèi)溫度場(chǎng)仍然單調(diào)遞增，但梯度變大，彈內(nèi)溫度場(chǎng)的跨度也會(huì)變大；相反的降低電壓，彈內(nèi)溫度梯度減小，同時(shí)溫度場(chǎng)跨度變小；通過(guò)在燃燒彈彈體外加強(qiáng)制空氣冷卻腔(6)，通過(guò)空氣冷卻，可使彈內(nèi)溫度場(chǎng)更趨合理，具體來(lái)說(shuō)，增加空氣流量，燃燒彈內(nèi)溫度會(huì)整體下降，當(dāng)從低溫端通入空氣流時(shí)，彈內(nèi)溫度跨度會(huì)變大；當(dāng)從高溫端通入空氣流時(shí)，彈內(nèi)溫度跨度會(huì)變小，實(shí)現(xiàn)彈內(nèi)溫度場(chǎng)調(diào)節(jié)。

通過(guò)加熱塞(18)對(duì)彈內(nèi)混合氣體進(jìn)行引燃，具體來(lái)說(shuō)緩慢提高加熱塞的溫度，同時(shí)通過(guò)壓力傳感器(15)觀察彈內(nèi)氣體的壓力變化，當(dāng)彈內(nèi)氣體壓力突然升高時(shí)，認(rèn)為彈內(nèi)混合氣體開(kāi)始燃燒，通過(guò)加熱塞中內(nèi)置的溫度傳感器(17)讀取此時(shí)加熱塞的溫度，此溫度即認(rèn)為使該狀態(tài)下混合氣體的可燃溫度極限；混合氣體起燃后，火焰沿燃燒腔向前端傳播，火焰所到之處溫度傳感器(10)示數(shù)都會(huì)有明顯升高，火焰不能傳播的地方，溫度傳感器示數(shù)無(wú)明顯變化，由此可出火焰的息燃溫度極限。

本實(shí)用新型利用設(shè)計(jì)螺距可變加熱絲對(duì)彈體進(jìn)行加熱和外部強(qiáng)制空氣冷卻，通過(guò)改變加熱絲的功率以及改變外部強(qiáng)制空氣冷卻的強(qiáng)度以及氣流方向，實(shí)現(xiàn)彈內(nèi)溫度場(chǎng)的調(diào)控。