專利名稱：一種脈沖爆震發(fā)動機(jī)間歇式氣態(tài)介質(zhì)流量測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種流量測量方法，尤其是一種脈沖爆震發(fā)動機(jī)間歇式流量測量方法。
背景技術(shù)：
脈沖爆震發(fā)動機(jī)是一種利用周期性爆震波產(chǎn)生的高溫、高壓燃?xì)獍l(fā)出的沖量來產(chǎn)生推力的非穩(wěn)態(tài)推進(jìn)裝置。脈沖爆震發(fā)動機(jī)的一個工作循環(huán)過程為可燃混合物的填充、點(diǎn)火起爆、爆震波的傳播和填充隔離氣體，由此可以看出它的整個工作過程是間歇式的、周期性的。 —般情況下大多數(shù)系統(tǒng)的供給是連續(xù)性的，而且是穩(wěn)態(tài)的，所以介質(zhì)供給流量可以利用一般的質(zhì)量流量計測量。但是由于脈沖爆震發(fā)動機(jī)中氣態(tài)介質(zhì)供給過程是間歇式的，使得氣態(tài)介質(zhì)流量非穩(wěn)態(tài)；另外，由于普通流量計響應(yīng)時間較長，一般為1 2秒，而脈沖爆震發(fā)動機(jī)工作頻率較高，一個工作循環(huán)的時間很短，通過電磁閥的氣態(tài)介質(zhì)供給時間也很短，導(dǎo)致普通流量計難以測出通過電磁閥的氣態(tài)介質(zhì)流量。而由于氣源等介質(zhì)供給裝置都是固定安裝的，所以采用稱重方法測量脈沖爆震發(fā)動機(jī)中氣態(tài)介質(zhì)流量也因操作復(fù)雜而不便于大量應(yīng)用。 國內(nèi)外大量的脈沖爆震發(fā)動機(jī)模型試驗(yàn)研究中都采用電磁閥來實(shí)現(xiàn)燃料、氧化劑和隔離氣這三種介質(zhì)的間歇供給，而介質(zhì)流量會受到電磁閥占空比、電磁閥工作頻率和介質(zhì)供給壓力三個因素的影響，每種具體的電磁閥占空比、電磁閥工作頻率和介質(zhì)供給壓力即對應(yīng)一種工況，若對于每一種具體工況都測量通過電磁閥的介質(zhì)流量，工作量很大，操作較為麻煩。
發(fā)明內(nèi)容
為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提出一種脈沖爆震發(fā)動機(jī)間歇式氣態(tài)介質(zhì)流量測量方法。 本發(fā)明的技術(shù)特征在于 所述脈沖爆震發(fā)動機(jī)間歇式氣態(tài)介質(zhì)流量測量方法的步驟如下
步驟l，設(shè)定脈沖爆震發(fā)動機(jī)中的電磁閥占空比變化范圍為0. 2至0. 9，將該區(qū)間均分為N份，得到N+l個不同電磁閥占空比；電磁閥工作頻率變化范圍為5Hz至40Hz，將該區(qū)間均分為M份，得到M+1個不同電磁閥工作頻率；氣態(tài)介質(zhì)供給壓力變化范圍為0. 2MPa至2. OMPa，將該區(qū)間均分為K份，得到K+l個不同氣態(tài)介質(zhì)供給壓力；將所述N+1個不同電磁閥占空比、M+l個不同電磁閥工作頻率和K+l個不同氣態(tài)介質(zhì)供給壓力任意組合，得到(N+l) X (M+l) X (K+l)種工況；采用集氣法測量在脈沖爆震發(fā)動機(jī)冷態(tài)條件下上述(N+l) X (M+l) X (K+l)種工況的氣態(tài)介質(zhì)流量；
所述集氣法為 步驟a :將氣球接在電磁閥出口處，收集通過電磁閥的氣態(tài)介質(zhì)，并測量供給時間
3t ;
步驟b
:收集氣態(tài)介質(zhì)后的氣球周長L、氣球內(nèi)部壓力p和氣態(tài)
質(zhì)溫度T，由
球體體積公式v-
工
6;r
，計算得氣球體積V，由理想氣體狀態(tài)方程p 二p/RT，計算得氣態(tài)介
質(zhì)密度p，其中R為氣體常數(shù)； 步驟c :根據(jù)步驟a和步驟b得到的供給時間t、氣球體積V和氣態(tài)介質(zhì)密度p ，及已知的電磁閥工作頻率f ，由公式^ = /^//"計算得脈沖爆震發(fā)動機(jī)一個冷態(tài)工作循環(huán)過程中通過電磁閥的氣態(tài)介質(zhì)流量A ; 步驟2，選取電磁閥占空比為0. 2、0. 9及步驟1中電磁閥占空比變化區(qū)間的第
2
水
點(diǎn)的電磁閥占空比，共3個不同電磁閥占空比；選取電磁閥工作頻率為5Hz、40Hz
及步驟1中電磁閥工作頻率變化區(qū)間的第
A/ + 12
水
點(diǎn)的電磁閥工作頻率，共3個不同電磁
閥工作頻率；選取氣態(tài)介質(zhì)供給壓力為0. 2MPa、2. OMPa及步驟1中氣態(tài)
質(zhì)供給壓力變化
區(qū)間的第
〖+ l2
個點(diǎn)的氣態(tài)介質(zhì)供給壓力，共3
水
不同氣態(tài)介質(zhì)供給壓力；將上述選取的3
:，得到相應(yīng)工況的流量修正因子；以電
:，由上述27種工況的流量修正因
個不同電磁閥占空比、3個不同電磁閥工作頻率和3個不同氣態(tài)介質(zhì)供給壓力任意組合，可以得到27種工況；采用稱重法測量在脈沖爆震發(fā)動機(jī)熱態(tài)工作條件下上述27種工況的氣態(tài)介質(zhì)流量； 步驟3，用步驟2中得到的熱態(tài)工作條件下的27種工況的氣態(tài)介質(zhì)流量除以步驟1中得到的冷態(tài)條件下相對應(yīng)工況的氣態(tài)介質(zhì)流j磁閥占空比、電磁閥工作頻率和氣態(tài)介質(zhì)供給壓力為變』子利用三維插值方法，得到步驟1中其余工況的流量修正因子； 步驟4，給定具體的工況；以電磁閥占空比、電磁閥工作頻率和氣態(tài)介質(zhì)供給壓力為變量，由步驟1中的(N+l) X (M+l) X (K+l)種工況的氣態(tài)介質(zhì)流量利用三維插值方法，得到給定的具體工況在脈沖爆震發(fā)動機(jī)冷態(tài)條件下的氣態(tài)介質(zhì)流量；將上述求得的氣態(tài)介質(zhì)流量乘以相應(yīng)工況下的流量修正因子得到給定的具體工況在脈沖爆震發(fā)動機(jī)熱態(tài)工作條件下的氣態(tài)介質(zhì)流量。 本發(fā)明提出的脈沖爆震發(fā)動機(jī)間歇式氣態(tài)介質(zhì)流j
動機(jī)間歇式氣態(tài)介質(zhì)流量；沖爆震發(fā)動機(jī)間歇式氣態(tài)介質(zhì)流』
J量方法提高了脈沖爆震發(fā)t精度，而且能夠方便地得到設(shè)計工況范圍內(nèi)任意工況下的脈
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述 所述脈沖爆震發(fā)動機(jī)間歇式氧氣流量測量方法的步驟如下 步驟l，設(shè)定脈沖爆震發(fā)動機(jī)中的電磁閥占空比變化范圍為0. 2至0. 9，將該區(qū)間均分為7份，得到8個不同電磁閥占空比；電磁閥工作頻率變化范圍為5Hz至40Hz，將該區(qū)間均分為7份，得到8個不同電磁閥工作頻率；氧氣供給壓力變化范圍為O. 2MPa至2. 0MPa，將該區(qū)間均分為18份，得到19個不同氧氣供給壓力；將所述8個不同電磁閥占空比、8個不同電磁閥工作頻率和19個不同氧氣供給壓力任意組合，得到1216種工況；采用集氣法測量在脈沖爆震發(fā)動機(jī)冷態(tài)條件下上述1216種工況的氧氣流量；
所述集氣法為 步驟a:將氣球接在電磁閥出口處，收集通過電磁閥的氣態(tài)介質(zhì)，并測量供給時間t ; 步驟b :測量收集氣態(tài)介質(zhì)后的氣球周長L、氣球內(nèi)部壓力p和氣態(tài)介質(zhì)溫度T，由
球體體積公式V:^，計算得氣球體積V，由理想氣體狀態(tài)方程P 二p/RT，計算得氣態(tài)介6;r
質(zhì)密度P，其中R為氣體常數(shù)； 步驟c :根據(jù)步驟a和步驟b得到的供給時間t、氣球體積V和氣態(tài)介質(zhì)密度P ，及已知的電磁閥工作頻率f ，由公式& = pK/，計算得脈沖爆震發(fā)動機(jī)一個冷態(tài)工作循環(huán)過程中通過電磁閥的氣態(tài)介質(zhì)流量A ; 步驟2，選取電磁閥占空比為0. 2、0. 5、0. 9 ;選取電磁閥工作頻率為5Hz、20Hz、40Hz ;選取氧氣供給壓力為O. 2MPa、1. 0MPa、2. OMPa ;將上述選取的3個不同電磁閥占空比、3個不同電磁閥工作頻率和3個不同氧氣供給壓力任意組合，可以得到27種工況；采用稱重法測量在脈沖爆震發(fā)動機(jī)熱態(tài)工作條件下上述27種工況的氧氣流量；
所述稱重法為在脈沖爆震發(fā)動機(jī)熱態(tài)工作前，測量氧氣存貯裝置質(zhì)量n^ ;在脈沖
爆震發(fā)動機(jī)熱態(tài)工作t時間后，測量氧氣存貯裝置質(zhì)量!112 ;利用公式^ = (^ - ^V^計算得到脈沖爆震發(fā)動機(jī)一個熱態(tài)工作循環(huán)過程中通過電磁閥的氧氣流量A ;
步驟3，用步驟2中得到的脈沖爆震發(fā)動機(jī)熱態(tài)工作條件下的27種工況的氧氣流量除以步驟1中得到的冷態(tài)條件下相對應(yīng)工況的氧氣流量，得到相應(yīng)工況的流量修正因子；以電磁閥占空比、電磁閥工作頻率和氧氣供給壓力為變量，由上述27種工況的流量修正因子利用三維插值方法，得到步驟1中除了上述27種工況外其余工況的流量修正因子；
步驟4 ，給定需要測量的具體工況電磁閥占空比為0. 3 5 、電磁閥工作頻率為24Hz、氣態(tài)介質(zhì)供給壓力為1. 15MPa ;以電磁閥占空比、電磁閥工作頻率和氧氣供給壓力為變量，由步驟1中的1216種工況的氧氣流量利用三維插值方法，得到給定需要測量的具體工況在脈沖爆震發(fā)動機(jī)冷態(tài)條件下的氧氣流量為0. 297g/s ;將上述求得的氣態(tài)介質(zhì)流量8. 91g/s乘以相應(yīng)工況下的流量修正因子0. 976得到給定需要測量的具體工況在脈沖爆震發(fā)動機(jī)熱態(tài)工作條件下的氣態(tài)介質(zhì)流量0. 29g/s。
權(quán)利要求
一種脈沖爆震發(fā)動機(jī)間歇式氣態(tài)介質(zhì)流量測量方法，其特征在于所述脈沖爆震發(fā)動機(jī)間歇式氣態(tài)介質(zhì)流量測量方法的步驟如下步驟1，設(shè)定脈沖爆震發(fā)動機(jī)中的電磁閥占空比變化范圍為0.2至0.9，將該區(qū)間均分為N份，得到N+1個不同電磁閥占空比；電磁閥工作頻率變化范圍為5Hz至40Hz，將該區(qū)間均分為M份，得到M+1個不同電磁閥工作頻率；氣態(tài)介質(zhì)供給壓力變化范圍為0.2MPa至2.0MPa，將該區(qū)間均分為K份，得到K+1個不同氣態(tài)介質(zhì)供給壓力；將所述N+1個不同電磁閥占空比、M+1個不同電磁閥工作頻率和K+1個不同氣態(tài)介質(zhì)供給壓力任意組合，得到(N+1)×(M+1)×(K+1)種工況；采用集氣法測量在脈沖爆震發(fā)動機(jī)冷態(tài)條件下上述(N+1)×(M+1)×(K+1)種工況的氣態(tài)介質(zhì)流量；所述集氣法為步驟a將氣球接在電磁閥出口處，收集通過電磁閥的氣態(tài)介質(zhì)，并測量供給時間t；步驟b測量收集氣態(tài)介質(zhì)后的氣球周長L、氣球內(nèi)部壓力p和氣態(tài)介質(zhì)溫度T，由球體體積公式 <mrow><mi>V</mi><mo>=</mo><mfrac> <msup><mi>L</mi><mn>3</mn> </msup> <mrow><mn>6</mn><msup> <mi>π</mi> <mn>2</mn></msup> </mrow></mfrac><mo>,</mo> </mrow>計算得氣球體積V，由理想氣體狀態(tài)方程ρ＝p/RT，計算得氣態(tài)介質(zhì)密度ρ，其中R為氣體常數(shù)；步驟c根據(jù)步驟a和步驟b得到的供給時間t、氣球體積V和氣態(tài)介質(zhì)密度ρ，及已知的電磁閥工作頻率f，由公式 <mrow><mover> <mi>m</mi> <mo>·</mo></mover><mo>=</mo><mi>ρV</mi><mo>/</mo><mi>ft</mi><mo>,</mo> </mrow>計算得脈沖爆震發(fā)動機(jī)一個冷態(tài)工作循環(huán)過程中通過電磁閥的氣態(tài)介質(zhì)流量；步驟2，選取電磁閥占空比為0.2、0.9及步驟1中電磁閥占空比變化區(qū)間的第個點(diǎn)的電磁閥占空比，共3個不同電磁閥占空比；選取電磁閥工作頻率為5Hz、40Hz及步驟1中電磁閥工作頻率變化區(qū)間的第個點(diǎn)的電磁閥工作頻率，共3個不同電磁閥工作頻率；選取氣態(tài)介質(zhì)供給壓力為0.2MPa、2.0MPa及步驟1中氣態(tài)介質(zhì)供給壓力變化區(qū)間的第個點(diǎn)的氣態(tài)介質(zhì)供給壓力，共3個不同氣態(tài)介質(zhì)供給壓力；將上述選取的3個不同電磁閥占空比、3個不同電磁閥工作頻率和3個不同氣態(tài)介質(zhì)供給壓力任意組合，可以得到27種工況；采用稱重法測量在脈沖爆震發(fā)動機(jī)熱態(tài)工作條件下上述27種工況的氣態(tài)介質(zhì)流量；步驟3，用步驟2中得到的熱態(tài)工作條件下的27種工況的氣態(tài)介質(zhì)流量除以步驟1中得到的冷態(tài)條件下相對應(yīng)工況的氣態(tài)介質(zhì)流量，得到相應(yīng)工況的流量修正因子；以電磁閥占空比、電磁閥工作頻率和氣態(tài)介質(zhì)供給壓力為變量，由上述27種工況的流量修正因子利用三維插值方法，得到步驟1中其余工況的流量修正因子；步驟4，給定具體的工況；以電磁閥占空比、電磁閥工作頻率和氣態(tài)介質(zhì)供給壓力為變量，由步驟1中的(N+1)×(M+1)×(K+1)種工況的氣態(tài)介質(zhì)流量利用三維插值方法，得到給定的具體工況在脈沖爆震發(fā)動機(jī)冷態(tài)條件下的氣態(tài)介質(zhì)流量；將上述求得的氣態(tài)介質(zhì)流量乘以相應(yīng)工況下的流量修正因子得到給定的具體工況在脈沖爆震發(fā)動機(jī)熱態(tài)工作條件下的氣態(tài)介質(zhì)流量。FSA00000035512400013.tif,FSA00000035512400014.tif,FSA00000035512400015.tif,FSA00000035512400021.tif
全文摘要
本發(fā)明公開了一種脈沖爆震發(fā)動機(jī)間歇式氣態(tài)介質(zhì)流量測量方法，其特征在于步驟1，設(shè)定發(fā)動機(jī)中的電磁閥占空比、工作頻率、氣態(tài)介質(zhì)供給壓力的變化范圍，并將相應(yīng)范圍均分為N、M、K份，得(N+1)×(M+1)×(K+1)種工況，采用集氣法測量在發(fā)動機(jī)冷態(tài)下該(N+1)×(M+1)×(K+1)種工況的氣態(tài)介質(zhì)流量；步驟2，分別選取3種不同電磁閥占空比、工作頻率、氣態(tài)介質(zhì)供給壓力，采用稱重法測量在發(fā)動機(jī)熱態(tài)條件下該27種工況的氣態(tài)介質(zhì)流量；步驟3，計算步驟2中27種工況的流量修正因子，用三維插值得到步驟1中其余工況的流量修正因子；步驟4，由步驟1中的(N+1)×(M+1)×(K+1)種工況的氣態(tài)介質(zhì)流量采用三維插值方法得到給定具體工況在冷態(tài)的氣態(tài)介質(zhì)流量，并由相應(yīng)的流量修正因子得到熱態(tài)條件的氣態(tài)介質(zhì)流量。
文檔編號G01F3/02GK101776471SQ20101010659
公開日2010年7月14日 申請日期2010年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月4日
發(fā)明者嚴(yán)宇, 李建玲, 秦紅強(qiáng), 范瑋 申請人:西北工業(yè)大學(xué)