容弹内片状无烟煤粉喷射掺混特性实验研究

摘要

粉末在容弹以及发动机燃烧室内的掺混状态对粉末爆轰特性有较大的影响，因此亟须对粉末在有限空间内的喷射掺混特性展开研究。搭建了一套透明的容弹系统，通过高速摄影监测系统，对片状煤粉在容弹内的喷射掺混过程进行观测，并对高速摄影拍摄图片进行后处理，分析煤粉在容弹内的喷射掺混变化规律。针对煤粉喷射掺混图像建立了一种灰度值标准差曲率分析方法，研究发现标准差曲率趋于0的初始时刻为煤粉掺混均匀最佳时刻，可以选取为最佳点火时间点，且该方法所选取的时刻与逐帧分析高速摄影图像所选取的时刻吻合。在煤粉浓度为120 g/m³,210 g/m³,300 g/m³下，依次展开煤粉喷射掺混实验，并应用此灰度图像标准差曲率分析方法进行分析。实验结果表明：保持煤粉浓度一致时，掺混均匀性最佳时间随喷粉时长的增长而逐渐缩短，点火时刻提前；保持喷粉时长一致时，掺混均匀性最佳时间随供粉浓度的增长而延长，点火时刻延后。

关键词

粉末爆轰发动机 / 多相流 / 两相爆轰 / 喷射掺混 / 煤粉 / 定容燃烧弹