测量密闭空间内射流气液界面的装置

1.本发明涉及测量装置技术领域，尤其是涉及一种测量密闭空间内射流气液界面的装置。


背景技术：

2.不稳定燃烧是航空、航天发动机研制过程中面临的重大科学和技术难题之一，在高温、高压及高能量密度条件下，流动、燃烧和声学扰动极易发生耦合，导致燃烧室压力及热释放急剧脉动，造成发动机部件烧蚀甚至爆炸。在液体火箭发动机的不稳定燃烧研究过程中，核心声波、流动和热释放率的耦合作用，而声波除了会对下游的燃烧过程产生影响外，还会对液体推进剂射流，使气液界面产生相应波动。因此为了获取液体喷雾火焰各个环节的传递函数以满足不稳定燃烧分析的需求，还需对液体射流的气液界面波动进行测量。
3.目前常采用背景纹影技术和直接拍摄法对液体射流的气液界面波动进行测量，由于射流外围密度相对较低的气态混合物对中心高密度射流的遮挡作用，背景纹影技术与激光干涉技术都会受到影响；此外，上述两种方式均属于光学测量方式，光学测量方式也需要光学窗口，这对于真实的火箭发动机是不可以接受的。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种测量密闭空间内射流气液界面的装置，以缓解相关技术中由于射流外围密度相对较低的气态混合物对中心高密度射流的遮挡作用，背景纹影技术与激光干涉技术等光学测量手段都会受到影响的技术问题，此外光学测量方式也需要光学窗口，这对于真实的火箭发动机是不可以接受的。
5.本发明提供的测量密闭空间内射流气液界面的装置包括：射流发生机构、校正机构、实际应用机构、数据采集机构和控制处理机构，所述数据采集机构与所述控制处理机构信号连接；所述校正机构包括：透明密闭场、第一超声波发生器，以及与所述数据采集机构信号连接的相机和多个第一超声波传声器，所述第一超声波发生器和多个所述第一超声波传声器均设置于所述透明密闭场，并沿所述透明密闭场的周向间隔分布，所述相机用于拍摄所述透明密闭场内的射流；所述实际应用机构包括：应用密闭场、第二超声波发生器，以及与所述数据采集机构信号连接的多个第二超声波传声器，所述第二超声波发生器和多个所述第二超声波传声器均安装于所述应用密闭场，并沿所述应用密闭场的周向间隔分布；所述控制处理机构包括同步器，在校正阶段，所述射流发生机构与所述透明密闭场连通，所述第一超声波发生器、所述相机和多个第一超声波传声器均与所述同步器信号连接；在应用阶段，所述射流发生机构与所述应用密闭场连通，所述第二超声波发生器和所述第二超声波传声器均与所述同步器信号连接。
6.可选地，所述校正机构还包括用于保护所述第一超声波传声器的第一保护组件，所述第一保护组件安装于所述透明密闭场，所述第一超声波传声器安装于所述第一保护组件。
7.可选地，所述实际应用机构还包括用于保护所述第二超声波传声器的第二保护组件，所述第二保护组件安装于所述应用密闭场，所述第二超声波传声器安装于所述第二保护组件。
8.可选地，所述第二保护组件包括定位套和定位器，所述定位套固定套设于所述第二超声波传声器的接收端，并设有与所述第二超声波传声器的接收端相对的第一测量孔；所述定位器套设于所述定位套，并安装于所述应用密闭场的侧壁，所述第一测量孔与所述应用密闭场连通。
9.可选地，所述定位器的侧壁设有用于容纳冷却介质的冷却腔。
10.可选地，射流发生机构包括注射泵、喷嘴和连通管路，所述连通管路分别与所述注射泵和所述喷嘴连通，所述喷嘴用于向所述透明密闭场或所述应用密闭场内产生流场。
11.可选地，所述射流发生机构还包括扰动施加件，所述注射泵安装于所述扰动施加件。
12.可选地，所述射流发生机构还包括移动组件，所述喷嘴安装于所述移动组件，所述移动组件用于带动所述喷嘴沿x向和y向移动。
13.可选地，射流发生机构还包括转接件，所述转接件安装于所述移动组件，所述喷嘴安装于所述转接件。
14.可选地，所述测量密闭空间内射流气液界面的装置还包括测试平台和多个传声器定位机构；在校正阶段，所述透明密闭场和多个所述传声器定位机构可拆卸安装于所述测试平台，多个所述传声器定位机构沿所述透明密闭场的周向间隔分布，多个所述第一超声波传声器一一对应地安装于多个所述传声器定位机构；在应用阶段，所述应用密闭场和多个所述传声器定位机构可拆卸安装于所述测试平台，多个所述传声器定位机构沿所述应用密闭场的周向间隔分布，并与多个所述传声器定位机构在校正阶段的位置一一对应，多个所述第二超声波传声器一一对应地安装于多个所述传声器定位机构。
15.使用本发明提供的测量密闭空间内射流气液界面的装置包括校正阶段和应用阶段，在校正阶段射流发生机构向透明密闭场内产生射流，第一超声波发生器向射流发射超声波信号，多个第一超声波传声器接收从射流反射来的信号，并将信号传送至控制处理机构；同时相机拍摄射流的图像，并将图像通过数据采集机构传送至控制处理机构，控制处理机构将第一超声波传声器输出的数据与从拍摄的图像中提取的数据进行对比，并基于此建立符合精度要求的数据库；在应用阶段，射流发生机构向应用密闭场内产生射流，第二超声波发生器向射流发射超声波信号，多个第二超声波传声器接收从射流反射来的信号，并将信号传送至控制处理机构，控制处理机构根据在校正阶段建立的数据库便可得到应用密闭场中待测位置的射流气液界面的位置及波动情况，实现液核和气液界面的确定。
16.与现有技术中相比，本发明提供的测量密闭空间内射流气液界面的装置中第一超
声波发生器和第二超声波发生器发出的超声波，不受射流外围密度相对较低的气态混合物对中心高密度射流的遮挡作用的影响，不用开光学窗口，能够实现对真实火箭发动机等高温高压密闭空间中喷雾燃烧射流阶段的气液界面的动态测量。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或相关技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为本发明实施例提供的测量密闭空间内射流气液界面的装置在校正阶段的结构示意图；图2为本发明实施例提供的测量密闭空间内射流气液界面的装置中实际应用机构的安装示意图；图3为本发明实施例提供的测量密闭空间内射流气液界面的装置透明密闭场的结构示意图；图4为本发明实施例提供的测量密闭空间内射流气液界面的装置实际应用机构的结构示意图；图5为本发明实施例提供的测量密闭空间内射流气液界面的装置中第二保护组件的结构示意图；图6为本发明实施例提供的测量密闭空间内射流气液界面的装置中第二保护组件的剖视图；图7为本发明实施例提供的测量密闭空间内射流气液界面的装置中应用密闭场的结构示意图；图8为本发明实施例提供的测量密闭空间内射流气液界面的装置中移动组件的结构示意图。
19.图标：110-喷嘴；120-移动组件；121-第一支撑杆；122-第一滑轨；123-第一滑块；124-第二支撑杆；125-第二滑轨；126-第二滑块；130-转接件；131-竖直板；132-水平板；200-校正机构；210-透明密闭场；211-第一连接法兰；212-连接通孔；220-第一超声波发生器；230-相机；240-第一超声波传声器；300-实际应用机构；310-应用密闭场；311-第二连接法兰；312-安装槽；313-第二测量孔；320-第二超声波发生器；330-第二保护组件；331-定位套；332-定位器；333-第一测量孔；334-冷却腔；335-第三连接法兰；336-限位板；400-测试平台；500-传声器定位机构；510-第四滑轨；520-第四滑块；530-连接杆；540-支撑座；610-支架；620-支撑台；630-支撑杆。
具体实施方式
20.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，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。
21.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
22.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
23.如图1至图4所示，本发明实施例提供的测量密闭空间内射流气液界面的装置包括：射流发生机构、校正机构200、实际应用机构300、数据采集机构和控制处理机构，数据采集机构与控制处理机构信号连接；校正机构200用于构建符合精度的参考数据库，具体包括：透明密闭场210、第一超声波发生器220，以及与数据采集机构信号连接的相机230和多个第一超声波传声器240，第一超声波发生器220和多个第一超声波传声器240均设置于透明密闭场210，并沿透明密闭场210的周向间隔分布，相机230用于拍摄透明密闭场210内的射流；实际应用机构300用于产生所需的真实测量环境，具体包括：应用密闭场310、第二超声波发生器320，以及与数据采集机构信号连接的多个第二超声波传声器，第二超声波发生器320和多个第二超声波传声器均安装于应用密闭场310，并沿应用密闭场310的周向间隔分布；控制处理机构包括同步器，在校正阶段，射流发生机构与透明密闭场210连通，第一超声波发生器220、相机230和多个第一超声波传声器240均与同步器信号连接；在应用阶段，射流发生机构与应用密闭场310连通，第二超声波发生器320和第二超声波传声器均与同步器信号连接。
24.具体地，如图3所示，透明密闭场210呈圆筒状，并由透明材料制成，例如：玻璃或者透明的压克力等。透明密闭场210外周壁的一端设有第一连接法兰211，如图2所示，校正阶段，透明密闭场210的轴线沿竖直方向设置，透明密闭场210的一端通过螺栓和第一连接法兰211安装于测试平台400，另一端与射流发生机构连接，在校正阶段，透明密闭场210的两端均被封闭。第一超声波发生器220和多第一超声波传声器240均安装于透明密闭场210的外周壁，并沿透明密闭场210的周向间隔分布，第一超声波发生器220的发射端以及多个第一超声波传声器240的接收端均与透明密闭场210的内部区域相对，并位于同一水平面。
25.应用密闭场310呈圆筒状，应用密闭场310外周壁的一端设有第二连接法兰311，应用阶段，应用密闭场310的一端通过连接螺栓和第二连接法兰311安装于测试平台400，另一端与射流发生机构连接，在应用阶段，应用密闭场310的两端均被封闭。第二超声波发生器320和多第二超声波传声器均安装于应用密闭场310的外周壁，并沿应用密闭场310的周向间隔分布，第二超声波发生器320的发射端以及多个第二超声波传声器的接收端均与应用密闭场310的内部区域相对，并位于同一水平面。
26.本发明实施例提供的测量密闭空间内射流气液界面的装置还包括功率放大器，功率放大器与第一超声波发生器220或第二超声波发生器320配合，用于向密闭场内的发射经过调制的超声波信号。第一超声波发生器220和第二超声波发生器320的种类按照实际需求进行选择，包括但不限于高压电极、动圈式超声波喇叭、压电陶瓷和压电片；功率放大器，需
结合超声波发生器的选择进行确定；经过调制的信号，包括但不限于连续正弦信号、脉冲式正弦信号、脉冲式tone burst信号、脉冲式突变信号和脉冲扫频信号等，信号按照实际测量需求进行选取。第一超声波传声器240和第二超声波传声器根据需求进行选择，可选择四分之一或八分之一传声器，保证灵敏度的同时方便对传声器进行保护。
27.校正机构200还包括射流背景光源，用于保证射流拍摄时的成像效果。
28.使用本发明实施例提供的测量密闭空间内射流气液界面的装置包括校正阶段和应用阶段，在校正阶段射流发生机构向透明密闭场210内产生射流，第一超声波发生器220向射流发射超声波信号，多个第一超声波传声器240接收从射流反射来的信号，并将信号传送至控制处理机构；同步器用于实现相机230和第一超声波传声器240对超声波信号的同步采集，同时相机230拍摄射流的图像，并将图像通过数据采集机构传送至控制处理机构，控制处理机构将第一超声波传声器240输出的数据与从拍摄的图像中提取的数据进行对比，并基于此建立符合精度要求的数据库；在应用阶段，射流发生机构向应用密闭场310内产生射流，第二超声波发生器320向射流发射超声波信号，多个第二超声波传声器接收从射流反射来的信号，并将信号传送至控制处理机构，控制处理机构根据在校正阶段建立的数据库便可得到应用密闭场310中待测位置的射流气液界面的位置及波动情况，实现液核和气液界面的确定。
29.与现有技术中相比，本发明实施例提供的测量密闭空间内射流气液界面的装置中第一超声波发生器220和第二超声波发生器发出的超声波，不受射流外围密度相对较低的气态混合物对中心高密度射流的遮挡作用的影响，不用开光学窗口，能够实现真实火箭发动机等高温高压密闭空间中对喷雾燃烧射流阶段的气液界面的动态测量；此外，本发明实施例提供的测量密闭空间内射流气液界面的装置测量的是空气中液体的气液界面，相较于现有技术中测量液体中的气泡的装置相比，声波相较于气体在液体中的衰减更小，从而更易实现测量。
30.可选地，校正机构200还包括用于保护第一超声波传声器240的第一保护组件，第一保护组件安装于透明密闭场210，第一超声波传声器240安装于第一保护组件。
31.具体地，第一保护组件包括防护套筒，防护套筒可由陶瓷材料制成，防护套筒的数量与第一超声波传声器240的数量相等，多个防护套筒一一对应的套设于多个第一超声波传声器240的接收端。如图3所示，透明密闭场210的外周壁上设有与防护套筒数量相等的连接通孔212，多个防护套筒一一对应地插设于多个连接通孔212内，第一超声波传声器240的接收端与透明密闭场210的内部区域相对。防护套筒对第一超声波传声器240起到保护作用，保证第一超声波传声器240的正常使用。
32.在本技术的一个实施方式中，如图4所示，实际应用机构300还包括用于保护第二超声波传声器的第二保护组件330，第二保护组件330安装于应用密闭场310，第二超声波传声器安装于第二保护组件330。第二防护组件的数量与第二超声波传声器的数量相等，并与多个第二超声波传声器一一对应地连接，每个第二超声波传声器通过对应的第二保护组件330安装于应用密闭场310的外周壁，并且接收端与应用密闭场310的内部区域相对。每个第二保护组件330对对应的第二超声波保护组件起到保护作用，保证第二超声波传声器的正常使用。
33.具体地，如图5和图6所示，第二保护组件330包括定位套331和定位器332，定位套
331固定套设于第二超声波传声器的接收端，并设有与第二超声波传声器的接收端相对的第一测量孔333；定位器332套设于定位套331，并安装于应用密闭场310的侧壁，第一测量孔333与应用密闭场310连通。
34.具体地，每个第二保护组件330均包括定位套331和定位器332，定位套331呈筒状，并且一端设有第一测量孔333，第二超声波传声器插设于定位套331内，并且第二超声波传声器的接收端与第一测量孔333相对。定位器332呈圆筒状，并且外周壁的一端设有第三连接法兰335，第三连接法兰335上设有多个安装通孔，多个安装通孔沿第三连接法兰335的周向间隔分布。如图7所示，应用密闭场310第一端的外周壁设有与第二超声波传声器数量相等的安装槽312，安装槽312的底壁设有与应用密闭场310内部连通的第二测量孔313，多个定位器332一一对应地插设于安装槽312内，定位器332的外周壁与安装槽312的侧壁抵接，第一测量孔333与第二测量孔313连通。定位器332的第二端的内周壁设有限位板336，定位套331插设于定位器332内，并且设有第一测量孔333的部分穿过限位板336，限位板336与定位套331端面的其他部分抵接，对定位套331起到限位作用。每个安装槽312的外周均设有多个螺纹孔，将定位器332安装于应用密闭场310时，连接螺栓穿过第三连接法兰335上的安装通孔并与对应的螺纹孔配合，将定位器332安装于应用密闭场310，从而将第二超声波传声器安装于应用密闭场310。定位套331与定位器332配合对第二超声波传声器起到定位和保护作用，保证第二超声波传声器的正常使用。
35.进一步地，如图6所示，定位器332的侧壁设有用于容纳冷却介质的冷却腔334。具体地，冷却腔334沿定位器332的周向延伸，定位器332的外周壁上设有与冷却腔334连通的进出孔，可通过进出口将冷却介质加入到冷却腔334，或者将冷却腔334内的冷却介质排出。在应用阶段，冷却介质吸收第二超声波传声器产生的热量，对第二超声波传声器起到降温的作用，避免因温度过高而影响第二超声波传声器的正常工作，冷却腔334的设置，实现在真实应用空间内高温高压密闭空间中对第二超声波传声器的保护。
36.在本技术的一种实施方式中，射流发生机构包括注射泵、喷嘴110和连通管路，连通管路分别与注射泵和喷嘴110连通，喷嘴110用于向透明密闭场210或应用密闭场310内产生流程。
37.具体地，注射泵采用高精度注射泵，高精度注射泵可按照需求产生所需尺寸的水或其他工质的射流。在校正阶段，喷嘴110与透明密闭场210内部连通，在应用阶段，喷嘴110与应用密闭场310连通。高精度注射泵通过喷嘴110向透明密闭场210或应用密闭场310内供应射流、液滴或喷雾等多类型常见流场，以用于校正或实际检测应用。
38.射流发生机构还包括扰动施加件，注射泵安装于扰动施加件。扰动施加件设置为激振器，注射泵安装于激振器，用于产生所需要的扰动，造成射流表面波动，用于在密闭空间中产生更复杂的流场，模拟真实测量环境中的射流变化。
39.如图1所示，射流发生机构还包括移动组件120，喷嘴110安装于移动组件120，移动组件120用于带动喷嘴110沿x向和y向，用来模拟发动机燃烧室中实际射流可能产生的位置变化。
40.具体地，本发明实施例提供测量密闭空间内射流气液界面的装置还包括支架610，支架610可拆卸安装于支撑台620上。如图8所示，移动组件120包括第一支撑杆121、第一滑轨122、第一滑块123、第二支撑杆124、第二滑轨125和第二滑块126，第一支撑杆121沿x向设
置，并固定安装于支架610，第一滑轨122沿x向设置并固定安装于第一支撑杆121的上表面；第二支撑杆124沿y向设置，并安装于第一滑块123，第一滑块123与第一滑轨122滑动配合，第二滑轨125沿y向设置，并固定安装于第二支撑杆124的侧面；喷嘴110安装于第二滑块126，第二滑块126与第二滑轨125滑动配合。移动组件120的上述结构能够实现喷嘴110沿x向和y向，从而实现模拟发动机燃烧室中实际射流可能产生的位置变化。
41.射流发生机构还包括转接件130，转接件130安装于移动组件120，喷嘴110安装于转接件130。如图8所示，转接件130呈l形，具体包括相互垂直连接的竖直板131和水平板132，其中竖直板131与第二滑块126连接，水平板132上设置有多个第一螺纹通孔，多个螺纹通孔分布为m行n列，用于安装不同类型的喷嘴110。转接件130的设置起到连接喷嘴110和第三滑轨的作用，并且能够安装不同类型的喷嘴110。
42.可选地，本发明实施例提供的测量密闭空间内射流气液界面的装置还包括测试平台400和多个传声器定位机构500。具体地，测试平台400呈环形，并设有多行第二螺纹通孔，多行第二螺纹通孔沿测试平台400的周向间隔分布，每行中的多个第二螺纹通孔沿测试平台400的径向间隔分布。支架610的下端部设有两个沿x向延伸设置的支撑杆630，两个支撑杆630沿y向平行间隔分布，测试平台400固定安装于两个支撑杆630的上表面。多个传声器定位机构500沿测试平台400的周向间隔分布，并通过螺栓与第二螺纹通孔配合的方式安装于测试平台400。
43.具体地，如图2所示，传声器定位机构500包括第四滑轨510、第四滑块520和多个连接杆530，多个连接杆530均安装于测试平台400，并沿测试平台400的径向间隔分部，第四滑轨510固定安装于多个连接杆530的上端，第四滑块520与第一滑轨122滑动配合，用于支撑第一超声波传声器240或第二超声波传声器的支撑座540安装于第四滑块520，第四滑块520带动支撑座540沿第四滑轨510滑动，从而可将支撑座540调节至不同的位置。
44.在校正阶段，透明密闭场210和多个传声器定位机构500可拆卸安装于测试平台400，多个传声器定位机构500沿透明密闭场210的周向间隔分布，多个第一超声波传声器240一一对应地安装于多个传声器定位机构500；在应用阶段，应用密闭场310和多个传声器定位机构500可拆卸安装于测试平台400，多个传声器定位机构500沿应用密闭场310的周向间隔分布，并与多个传声器定位机构500在校正阶段的位置一一对应，多个第二超声波传声器一一对应地安装于多个传声器定位机构500。
45.测试平台400的设置为透明密闭场210和应用密闭场310起到了支撑和定位的作用，传声器定位机构500的设置为第一超声波传声器240和第二超声波传声器起到了支撑和调节的作用。
46.控制处理机构包括计算机，计算机内设置有数据处理系统，用于采集并处理透明密闭场210和应用密闭场310内的超声波信号和相机230的图像数据。数据采集机构用于以超过3.5mhz的采样率采集第一超声波传声器240或者第二超声波传声器产生的数据；计算机用于发出同步信号，控制注射泵，并接收数据采集机构和相机230传回的数据，并为数据处理系统提供计算环境。
47.具体地，数据处理系统包括超声波信号处理系统和高速相机图像处理系统，超声波信号处理系统对于不同的触发信号采用不同的处理方式，对于脉冲式正弦信号和脉冲式tone burst信号，利用减基线的方法获取射流气液界面带来的超声波散射信号的变化，之
后对处理后的信号进行幅值和傅里叶变换，提取出主频幅值的变化，并将之与射流直径建立联系；对于连续正弦信号，通过对接收信号进行多次窄带滤波并对包络线进行提取，获取其声压幅值的变化，同样可通过对声压幅值包络线的傅里叶分析，获取气液界面波动的频域信息，将声压幅值和波动频率和射流直径及其变化联系起来；对于脉冲突变信号，主要对多波峰的幅值进行提取，通过波峰之间时间差的变化确定液滴位置，也可通过第二峰值的幅值大小反演处射流直径变化；对于脉冲扫频信号，由于射流直径和超声波波长之间的匹配关系，对于近射流直径的超声波波长，射流的散射现象会更加明显，通过对接收信号进行傅里叶分析，确定不同频率的主峰，便可反演出射流直径，另一方面脉冲扫频信号由于足够复杂，信号特征明显，可通过对其第一区信号和第二区信号进行互相关运算，获取两信号之间的时间差，通过时间差确定射流位置。
48.高速相机图像处理系统通过对相机230拍摄到的原始图像进行灰度提取预处理，随后对超声波测量位置处的气液界面通过亚像素边缘检测方法提取其射流直径的变化，为超声信号提供参考值。
49.同步器为高精度、低延迟同步信号发生装置，通道间延迟不高于100ns，配合相关组件连接计算机、第一超声波发生器220、第二超声波发生器320、第一超声波产生器、第二超声波传声器和相机230，用于按照设定时序同步触发上述设备对信号的发出和接收。
50.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

技术特征：
1.一种测量密闭空间内射流气液界面的装置，其特征在于，包括：射流发生机构、校正机构（200）、实际应用机构（300）、数据采集机构和控制处理机构，所述数据采集机构与所述控制处理机构信号连接；所述校正机构（200）包括：透明密闭场（210）、第一超声波发生器（220），以及与所述数据采集机构信号连接的相机（230）和多个第一超声波传声器（240），所述第一超声波发生器（220）和多个所述第一超声波传声器（240）均设置于所述透明密闭场（210），并沿所述透明密闭场（210）的周向间隔分布，所述相机（230）用于拍摄所述透明密闭场（210）内的射流；所述实际应用机构（300）包括：应用密闭场（310）、第二超声波发生器（320），以及与所述数据采集机构信号连接的多个第二超声波传声器，所述第二超声波发生器（320）和多个所述第二超声波传声器均安装于所述应用密闭场（310），并沿所述应用密闭场（310）的周向间隔分布；所述控制处理机构包括同步器，在校正阶段，所述射流发生机构与所述透明密闭场（210）连通，所述第一超声波发生器（220）、所述相机（230）和多个第一超声波传声器（240）均与所述同步器信号连接；在应用阶段，所述射流发生机构与所述应用密闭场（310）连通，所述第二超声波发生器（320）和所述第二超声波传声器均与所述同步器信号连接。2.根据权利要求1所述的测量密闭空间内射流气液界面的装置，其特征在于，所述校正机构（200）还包括用于保护所述第一超声波传声器（240）的第一保护组件，所述第一保护组件安装于所述透明密闭场（210），所述第一超声波传声器（240）安装于所述第一保护组件。3.根据权利要求1所述的测量密闭空间内射流气液界面的装置，其特征在于，所述实际应用机构（300）还包括用于保护所述第二超声波传声器的第二保护组件（330），所述第二保护组件（330）安装于所述应用密闭场（310），所述第二超声波传声器安装于所述第二保护组件（330）。4.根据权利要求3所述的测量密闭空间内射流气液界面的装置，其特征在于，所述第二保护组件（330）包括定位套（331）和定位器（332），所述定位套（331）固定套设于所述第二超声波传声器的接收端，并设有与所述第二超声波传声器的接收端相对的第一测量孔（333）；所述定位器（332）套设于所述定位套（331），并安装于所述应用密闭场（310）的侧壁，所述第一测量孔（333）与所述应用密闭场（310）连通。5.根据权利要求4所述的测量密闭空间内射流气液界面的装置，其特征在于，所述定位器（332）的侧壁设有用于容纳冷却介质的冷却腔（334）。6.根据权利要求1-5任一项所述的测量密闭空间内射流气液界面的装置，其特征在于，射流发生机构包括注射泵、喷嘴（110）和连通管路，所述连通管路分别与所述注射泵和所述喷嘴（110）连通，所述喷嘴（110）用于向所述透明密闭场（210）或所述应用密闭场（310）内产生流场。7.根据权利要求6所述的测量密闭空间内射流气液界面的装置，其特征在于，所述射流发生机构还包括扰动施加件，所述注射泵安装于所述扰动施加件。8.根据权利要求7所述的测量密闭空间内射流气液界面的装置，其特征在于，所述射流发生机构还包括移动组件（120），所述喷嘴（110）安装于所述移动组件（120），所述移动组件（120）用于带动所述喷嘴（110）沿x向和y向移动。
9.根据权利要求8所述的测量密闭空间内射流气液界面的装置，其特征在于，射流发生机构还包括转接件（130），所述转接件（130）安装于所述移动组件（120），所述喷嘴（110）安装于所述转接件（130）。10.根据权利要求1所述的测量密闭空间内射流气液界面的装置，其特征在于，所述测量密闭空间内射流气液界面的装置还包括测试平台（400）和多个传声器定位机构（500）；在校正阶段，所述透明密闭场（210）和多个所述传声器定位机构（500）可拆卸安装于所述测试平台（400），多个所述传声器定位机构（500）沿所述透明密闭场（210）的周向间隔分布，多个所述第一超声波传声器（240）一一对应地安装于多个所述传声器定位机构（500）；在应用阶段，所述应用密闭场（310）和多个所述传声器定位机构（500）可拆卸安装于所述测试平台（400），多个所述传声器定位机构（500）沿所述应用密闭场（310）的周向间隔分布，并与多个所述传声器定位机构（500）在校正阶段的位置一一对应，多个所述第二超声波传声器一一对应地安装于多个所述传声器定位机构（500）。

技术总结
本发明提供了一种测量密闭空间内射流气液界面的装置，涉及测量装置技术领域，该测量装置包括：射流发生机构、校正机构、实际应用机构、数据采集机构和控制处理机构，数据采集机构与控制处理机构信号连接；校正机构包括：透明密闭场、第一超声波发生器，以及与数据采集机构信号连接的相机和多个第一超声波传声器，实际应用机构包括：应用密闭场、第二超声波发生器，以及与数据采集机构信号连接的多个第二超声波传声器，在校正阶段，射流发生机构与透明密闭场连通，在应用阶段，射流发生机构与应用密闭场连通。该测量装置缓解了传统光学测量技术中必须开光学窗口且由于射流外围密度相对较低的气态混合物对中心高密度射流的遮挡的问题。的问题。的问题。


技术研发人员：杨立军 李敬轩 刘晓康 余旭东 王东斌 张思懿
受保护的技术使用者：北京航空航天大学
技术研发日：2023.05.15
技术公布日：2023/6/14