一种基于多个低频电磁阀产生喷嘴进口高频扰动的方法与流程

1.本发明涉及雾化燃烧实验技术领域，主要涉及一种基于多个低频电磁阀产生喷嘴进口高频扰动的方法。


背景技术：

2.雾化、燃烧实验对于研究液体火箭发动机工作特性具有重要的指导意义。离心喷嘴作为发动机内部重要工作部件之一，研究喷嘴的工作特性对燃烧效率、燃烧稳定性有较大的影响。液体火箭发动机实际工作过程中会产生较高频率的振荡，最高达1000hz以上，这对大推力液体火箭发动机而言破坏性巨大。为了更加准确的对雾化以及燃烧不稳定进行数据分析，通常选择雾化实验过程中在离心喷嘴进口处加入一定的扰动，但市面上易购的电磁阀频率通常最高在三百赫兹左右，这与实际情况下的扰动频率相比过低，使得实验难以开展。


技术实现要素：

3.发明目的：针对上述背景技术中存在的问题，本发明提供了一种基于多个低频电磁阀产生喷嘴进口高频扰动的方法，通过将多个低频电磁阀并联工作后调节控制每个电磁阀的开关状态，最终组合获得喷嘴高频扰动。
4.技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
5.一种基于多个低频电磁阀产生喷嘴进口高频扰动的方法，首先建立雾化实验基本模型如下：
6.压缩空气经由压力阀流入集液箱中，集液箱下部设有喷嘴，集液箱上部通过螺纹连接接入组合式高频电磁阀，所述组合式高频电磁阀包括若干并联组合的低频电磁阀，各低频电磁阀流量特性一致，不同低频电磁阀之间存在相位差；通过控制各低频电磁阀交替工作，为喷嘴提供高频率扰动。
7.进一步地，初始状态下集液箱内盛装有液体，压缩空气通过压力阀进入集液箱中，内部压力升高，集液箱中液体在内外压力差作用下被挤压后流向喷嘴；通过压力阀调节，可以使喷嘴入口处的压力值恒定；所述组合式高频电磁阀包括3个低频电磁阀；通过调节不同低频电磁阀的开关状态，调节集液箱内部压力，实现喷嘴处的高频率扰动。
8.有益效果：
9.本发明提供的基于多个低频电磁阀产生喷嘴进口高频扰动的方法可以以较低的成本以及时耗最终得到具有较高频率的扰动，并将其应用于喷嘴雾化实验，满足实际工程需求，实用性强，此外，若针对需要高频扰动燃烧实验的情况下亦可使用此方法，解决了工程中使用现有电磁阀难以提供高频扰动的问题。
附图说明
10.图1是无扰动情况下的雾化实验基本模型示意图；
11.图2是本发明提供的组合式高频电磁阀结构示意图；
12.图3是本发明实施例中有高频扰动情况下的雾化实验基本模型示意图
13.图4是本发明提供的低频电磁阀流量特性曲线
14.图5是本发明实施例中电磁阀a在一个周期内的流量特性曲线
15.图6是本发明实施例中电磁阀b在一个周期内的流量特性曲线
16.图7是本发明实施例中电磁阀c在一个周期内的流量特性曲线
17.图8是本发明实施例中电磁阀a、b、c并联后得到的高配电磁阀在一个周期内的流量特性曲线。
具体实施方式
18.下面结合附图对本发明作更进一步的说明。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
19.如图1所示为无扰动情况下的雾化实验基本模型示意图，由三个主要部分组成：压缩空气、集液箱以及喷嘴。初始状态下集液箱内充有一定体积的液体，当打开压缩空气利用压力阀调节压力时，集液箱内部压力升高，集液箱内的液体在内外压差的作用下被挤压出后流向喷嘴，此时喷嘴进口处的压力为恒定值p。
20.为了使喷嘴进口处的压力值由恒定值p变为具有一定高频率变换的压力值，选择利用多个低频电磁阀并联组合成具有高频率变换的电磁阀。具体地，以三个低频电磁阀并联工作为例，如图2所示，在一进三出管道上的每个管道出口处加入低频电磁阀，从图中至左向右分别称为电磁阀a、电磁阀b、电磁阀c。
21.使用时，集液箱上部通过螺纹连接接入组合式高频电磁阀，如图3所示。组合式高频电磁阀包括若干并联组合的低频电磁阀，各低频电磁阀流量特性一致，区别在于不同低频电磁阀之间存在相位差。
22.当某个低频电磁阀处于打开状态时，此时集液箱内部的气体会被排出一部分，集液箱内部压力降低最终使得喷嘴进口处液体压力降低。以一个电磁阀单独工作情况为例，图5-7中纵坐标表示为开度：以0表示电磁阀处于关闭状态，以1表示电磁阀处于开启状态，0-1表示电池阀处于打开过程，1-0表示电磁阀处于关闭过程。
23.初始状态下集液箱内盛装有液体，压缩空气通过压力阀进入集液箱中，内部压力升高，集液箱中液体在内外压力差作用下被挤压后流向喷嘴。此时组合式高频电磁阀全部关闭，通过压力阀调节，可以使喷嘴入口处的压力值恒定为p。
24.当工况稳定时即可开始调节电磁阀工作状态。每一个低频率电磁阀的流量特性均表现为线性特性，具体如图4所示。各低频电磁阀工作均采用plc控制。当一个电磁阀工作频率确定时，由于电磁阀工作开关过程需要占用一个周期内的一定时间此时电磁阀工作状态有：(1)在一个周期内只存在交替开与关的工作状态，不存在长开或者长关状态；(2)在一个周期内电磁阀打开维持一段时间后关闭。本发明使用的单个的电磁阀工作状态为(2)，以电磁阀a处于关闭状态为计时开始时刻，电磁阀a、b、c交替工作，具体的一个周期内每个阀工作状态为：电磁阀a在一个周期内的流量工作状态如图5所示，电磁阀b在一个周期内的流量工作状态如图6所示，电磁阀c在一个周期内的流量工作状态如图7所示，即当某一电磁阀处
于开启过程或者时关闭过程时，依旧有其余电磁阀处于常开状态,最终达到在整个工作时间内，并联后的电磁阀整体频率提高，其中每一个电磁阀的具体工作状态通过plc控制。最终电磁阀a、b、c并联组合交替工作后得到的高频电磁阀在一个周期内的流量工作状态如图8所示，可以看出，与之前单个电磁阀工作相比一个周期所用时间缩短三倍，即频率增加三倍。其中纵坐标等于2时表示三个电磁阀中共有两个电磁阀开启，纵坐标等于3时表示3个电磁阀均开启，横坐标数字不代表具体时间。
25.实际使用过程中，当电磁阀通过上述步骤并联工作时，由于和单个电磁阀工作相比频率增加三倍，此时集液箱内部通过气瓶充入的高压空气由电磁阀排出的频率增加三倍，即水箱内部压力变化增加三倍，最终使得液体从集液箱中流出的频率，即喷嘴进口的频率增加三倍，进而实现了基于多个低频电磁阀产生喷嘴进口高频扰动。
26.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。


技术特征：
1.一种基于多个低频电磁阀产生喷嘴进口高频扰动的方法，其特征在于，建立雾化实验基本模型如下：压缩空气经由压力阀流入集液箱中，集液箱下部设有喷嘴，集液箱上部通过螺纹连接接入组合式高频电磁阀，所述组合式高频电磁阀包括若干并联组合的低频电磁阀，各低频电磁阀流量特性一致，不同低频电磁阀之间存在相位差；通过控制各低频电磁阀交替工作，为喷嘴提供高频率扰动。2.根据权利要求1所述的一种基于多个低频电磁阀产生喷嘴进口高频扰动的方法，其特征在于，初始状态下集液箱内盛装有液体，压缩空气通过压力阀进入集液箱中，内部压力升高，集液箱中液体在内外压力差作用下被挤压后流向喷嘴；通过压力阀调节，可以使喷嘴入口处的压力值恒定；所述组合式高频电磁阀包括3个低频电磁阀；通过调节不同低频电磁阀的开关状态，调节集液箱内部压力，实现喷嘴处的高频率扰动。

技术总结
本发明公开了一种基于多个低频电磁阀产生喷嘴进口高频扰动的方法，首先建立雾化实验基本模型，压缩空气经由压力阀流入集液箱中，集液箱下部设有喷嘴，集液箱上部通过螺纹连接接入组合式高频电磁阀，所述组合式高频电磁阀包括若干并联组合的低频电磁阀，各低频电磁阀流量特性一致，不同低频电磁阀之间存在相位差；通过控制各低频电磁阀交替工作，为喷嘴提供高频率扰动；本发明解决了雾化燃烧实验中使用现有低频电磁阀难以提供高频扰动的问题，以较低的成本以及时耗最终得到具有较高频率的扰动，并将其应用于喷嘴雾化实验，满足实际工程需求，实用性强。实用性强。实用性强。


技术研发人员：吴佳蔓 刘勇 张祥
受保护的技术使用者：南京航空航天大学
技术研发日：2021.10.21
技术公布日：2022/1/6