本發(fā)明涉及爆轟波胞格測量，具體涉及一種駐定斜爆轟波胞格結(jié)構(gòu)測量系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、爆轟波是一種強(qiáng)激波與化學(xué)反應(yīng)耦合的物理現(xiàn)象，爆轟波可以通過復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)進(jìn)行自持傳播，這種復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)就是胞格。胞格尺寸λ是混合氣體的重要特征參數(shù)之一，是判斷混合氣的爆轟敏感度的標(biāo)準(zhǔn)。同時，爆轟發(fā)動機(jī)的臨界尺寸、爆轟波傳播時的其他動力參數(shù)、爆炸極限和臨界直接起爆能量都可以通過聯(lián)立胞格尺寸λ得到。所以清晰地采集爆轟波穩(wěn)定傳播時的胞格結(jié)構(gòu)和精準(zhǔn)地測量胞格尺寸λ對爆轟發(fā)動機(jī)的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。

2、通常采用煙跡法采集爆轟波的胞格結(jié)構(gòu)，即在聚脂薄膜上熏制細(xì)小的炭粒等燃燒產(chǎn)物，當(dāng)爆轟波掃掠薄膜時，薄膜就會采集到魚鱗狀的胞格結(jié)構(gòu)。

3、現(xiàn)有的爆轟波胞格測量方法主要針對在受限空間、自由空間中傳播的自持傳播爆轟波，通過在爆轟實(shí)驗(yàn)艙艙壁上安裝預(yù)先熏制的煙跡板，在實(shí)驗(yàn)中自持傳播爆轟波沖刷煙跡板在其上留下胞格結(jié)構(gòu)記錄，而針對駐定斜爆轟波，由于其胞格空間分布不均勻，且現(xiàn)有的測量方法多是通過直接點(diǎn)燃空間內(nèi)的可燃?xì)怏w的方式，因此無法保證其位置、傳播方向穩(wěn)定地掃掠過采集胞格的板體的表面。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種駐定斜爆轟波胞格結(jié)構(gòu)測量系統(tǒng)及方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中，由于現(xiàn)有的測量方法多是通過直接點(diǎn)燃空間內(nèi)的可燃?xì)怏w的方式，因此無法保證其位置、傳播方向穩(wěn)定地掃掠過采集胞格的板體的表面的技術(shù)問題。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明具體提供下述技術(shù)方案：

3、一種駐定斜爆轟波胞格結(jié)構(gòu)測量系統(tǒng)，包括：

4、實(shí)驗(yàn)艙，在所述實(shí)驗(yàn)艙的兩端分別設(shè)置進(jìn)孔和出孔，在所述進(jìn)孔和所述出孔上設(shè)置膜片用于密封所述實(shí)驗(yàn)艙，并在所述實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)預(yù)充入可燃?xì)怏w；

5、彈丸發(fā)射裝置，設(shè)置在所述實(shí)驗(yàn)艙的一端，用于將彈丸加速至目標(biāo)速度后從所述進(jìn)孔發(fā)射至所述實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)，且所述彈丸從所述出孔射出，具有目標(biāo)速度的所述彈丸與所述實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)的可燃?xì)怏w接觸起爆，誘導(dǎo)產(chǎn)生斜爆轟波；

6、煙跡板，包括多個，設(shè)置在所述實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)且分布在所述彈丸進(jìn)入所述實(shí)驗(yàn)艙的彈道的周向和/或軸向，所述煙跡板的表面與產(chǎn)生的所述斜爆轟波接觸被燒蝕而形成胞格。

7、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述煙跡板通過支撐裝置安裝在所述實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)，所述支撐裝置能夠調(diào)節(jié)所述煙跡板相對于所述彈道的角度。

8、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述實(shí)驗(yàn)艙的一端設(shè)置有緩沖腔，所述彈丸發(fā)射裝置的彈丸發(fā)射口位于所述緩沖腔中，且與所述進(jìn)孔之間存在間隙；

9、其中，所述進(jìn)孔和所述出孔在初始狀態(tài)時設(shè)置有隔膜片。

10、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述煙跡板包括弧形鋁板體，所述弧形鋁板體的兩側(cè)均設(shè)置有所述支撐裝置。

11、本發(fā)明提供了一種基于所述的駐定斜爆轟波胞格結(jié)構(gòu)測量系統(tǒng)的測量方法，包括具體步驟：

12、步驟100、將多個呈弧形的煙跡板通過支撐裝置安裝在實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)，利用隔膜片密封開設(shè)在實(shí)驗(yàn)艙上的彈丸的進(jìn)孔、出孔，隨后向?qū)嶒?yàn)艙中注入混合比為3:1的氫氣和氧氣的混合氣體；

13、步驟200、利用彈丸發(fā)射裝置將彈丸加速到大于混合氣體c-j爆轟速度，并從實(shí)驗(yàn)艙的進(jìn)孔射入實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)，誘導(dǎo)所述實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)的可燃?xì)怏w發(fā)生斜爆轟波；

14、步驟300、取出實(shí)驗(yàn)艙中被斜爆轟波燒蝕的煙跡板，并使用透明聚氨酯漆固定煙跡板表面，獲取煙跡板表面因斜爆轟波產(chǎn)生的胞格圖像。

15、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，在所示實(shí)驗(yàn)艙上開設(shè)的彈丸的進(jìn)孔直徑為60mm，彈丸的進(jìn)孔處設(shè)置的膜片厚度為15μm，彈丸的出孔處設(shè)置的膜片厚度為100μm。

16、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，在實(shí)驗(yàn)艙上設(shè)置有光學(xué)觀察窗口，通過在光學(xué)觀察窗口上設(shè)置激光陰影圖像采集裝置采集所述實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)的斜爆轟波的流場結(jié)構(gòu)。

17、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，通過在實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)設(shè)置兩個具有間隔的測速站，其中一個測速站靠近所述光學(xué)觀察窗口；計(jì)算彈丸在經(jīng)過兩個測速站之間的距離獲取彈丸的飛行速度；

18、根據(jù)所述飛行速度以及測速站到所述光學(xué)觀察窗口之間的距離，確定激光陰影圖像采集裝置的觸發(fā)時間。

19、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，在實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)設(shè)置有多個壓力傳感器，所述壓力傳感器用于獲取所述實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)的初始壓力和產(chǎn)生斜爆轟波過程中實(shí)驗(yàn)艙中的壓力變化。

20、作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，還包括對獲取的煙跡板的胞格圖像統(tǒng)計(jì)方法，具體包括：

21、選擇煙跡板上至少50個不同位置的胞格統(tǒng)計(jì)沿彈道方向與垂直彈道方向的胞格尺度；

22、其中，沿彈道方向的胞格尺度為胞格長度，垂直于彈道方向的胞格尺度為胞格寬度；

23、對于菱形胞格，胞格長度為沿彈道方向兩個頂點(diǎn)距離在沿彈道的分量，胞格寬度為垂直于彈道方向兩個頂點(diǎn)距離垂直于彈道的分量；

24、對于多邊形胞格，將所述多邊形胞格的各頂點(diǎn)更換為沿彈道與垂直于彈道的四個距離最遠(yuǎn)的點(diǎn)，多邊形胞格的長度、寬度為四個點(diǎn)對應(yīng)的在沿彈道方向向、垂直彈道反向的的分量。

25、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較具有如下有益效果：

26、本發(fā)明提供了在實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)填充可燃?xì)怏w并通過高速射入的彈丸引爆形成斜波轟波，并通過在彈道的周向以及軸向范圍內(nèi)設(shè)置煙跡板來獲取斜爆轟波胞格圖像的測量系統(tǒng)，能夠根據(jù)產(chǎn)生的斜波轟波流場，適應(yīng)性的設(shè)置煙跡板從而捕獲精確的胞格形態(tài)和尺寸。

技術(shù)特征：

1.一種駐定斜爆轟波胞格結(jié)構(gòu)測量系統(tǒng)，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種駐定斜爆轟波胞格結(jié)構(gòu)測量系統(tǒng)，其特征在于，

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種駐定斜爆轟波胞格結(jié)構(gòu)測量系統(tǒng)，其特征在于，

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種駐定斜爆轟波胞格結(jié)構(gòu)測量系統(tǒng)，其特征在于，

5.一種基于權(quán)利要求1所述的駐定斜爆轟波胞格結(jié)構(gòu)測量系統(tǒng)的測量方法，其特征在于，包括具體步驟：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種駐定斜爆轟波胞格結(jié)構(gòu)測量系統(tǒng)，其特征在于，

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種駐定斜爆轟波胞格結(jié)構(gòu)測量方法，其特征在于，

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種駐定斜爆轟波胞格結(jié)構(gòu)測量方法，其特征在于，

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種駐定斜爆轟波胞格結(jié)構(gòu)測量方法，其特征在于，

10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種駐定斜爆轟波胞格結(jié)構(gòu)測量方法，其特征在于，

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種駐定斜爆轟波胞格結(jié)構(gòu)測量系統(tǒng)及方法，包括實(shí)驗(yàn)艙，在實(shí)驗(yàn)艙的兩端分別設(shè)置進(jìn)孔和出孔，在進(jìn)孔和出孔上設(shè)置膜片用于密封實(shí)驗(yàn)艙，并在實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)預(yù)充入可燃?xì)怏w；彈丸發(fā)射裝置，設(shè)置在實(shí)驗(yàn)艙的一端，用于將彈丸加速至目標(biāo)速度后從進(jìn)孔發(fā)射至實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)，且彈丸從出孔射出，具有目標(biāo)速度的彈丸與實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)的可燃?xì)怏w接觸起爆，誘導(dǎo)發(fā)生斜爆轟波；煙跡板，包括多個，設(shè)置在實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)且分布在彈丸進(jìn)入實(shí)驗(yàn)艙的彈道的周向和/或軸向，煙跡板的表面與產(chǎn)生的斜爆轟波接觸被流動掃射而形成胞格。本發(fā)明能夠根據(jù)斜波轟波流場特性，適應(yīng)性的設(shè)置煙跡板從而捕獲精確的胞格形態(tài)和尺寸。

技術(shù)研發(fā)人員：汪球,尚甲豪,張坤,趙偉,魏炳忱
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國科學(xué)院力學(xué)研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19