本發(fā)明涉及脈動發(fā)生器，具體涉及一種流量脈動發(fā)生系統(tǒng)及調(diào)節(jié)方法。

背景技術(shù)：

1、噴注器是液體火箭發(fā)動機(jī)的關(guān)鍵組件之一，噴注器入口集液腔與推進(jìn)劑供應(yīng)系統(tǒng)相連，出口與燃燒室相連，通過控制噴注器的噴注壓降和推進(jìn)劑流量可以完成推進(jìn)劑的混合、霧化以及噴射等功能。但是噴注器在使用時(shí)，推進(jìn)劑供應(yīng)系統(tǒng)和燃燒室中的振蕩將會直接或間接影響噴注器的流量變化，使噴注器產(chǎn)生的噴霧脈動，這可能造成火箭發(fā)動機(jī)工作過程的不穩(wěn)定。為了研究液體火箭發(fā)動機(jī)噴前脈動與推力室室壓振蕩對燃燒不穩(wěn)定性的影響，需要在試驗(yàn)中模擬噴前與噴后的流量或壓力脈動。

2、目前用于模擬噴前與噴后的流量或壓力脈動的設(shè)備為脈動發(fā)生器，常用的有柱塞式脈動發(fā)生器、球閥式脈動發(fā)生器、套筒式脈動發(fā)生器以及輪盤式脈動發(fā)生器。其中，柱塞式、球閥式以及套筒式受限于自身結(jié)構(gòu)，不能產(chǎn)生較高頻率的流量脈動，輪盤式脈動發(fā)生器可以產(chǎn)生較高頻率的流量脈動，但是其產(chǎn)生的是單路周期性脈動，并且傳統(tǒng)輪盤式脈動發(fā)生器不設(shè)置反饋裝置，脈動的頻率與振幅無法獨(dú)立反饋，也就無法通過反饋進(jìn)行脈動的連續(xù)調(diào)節(jié)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有脈動發(fā)生器不能提供多路脈動，脈動的頻率與振幅無法獨(dú)立反饋，不能通過反饋進(jìn)行脈動連續(xù)調(diào)節(jié)的問題，而提供一種流量脈動發(fā)生系統(tǒng)及調(diào)節(jié)方法。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)解決方案：

3、一種流量脈動發(fā)生系統(tǒng)，其特殊之處在于：包括脈動流量發(fā)生器、電機(jī)、頻率控制單元、幅值控制單元、供液管路以及工裝；

4、所述脈動流量發(fā)生器包括外殼、轉(zhuǎn)盤主軸、引流接頭以及轉(zhuǎn)盤組件；所述轉(zhuǎn)盤主軸轉(zhuǎn)動裝配在外殼的中心通孔內(nèi)，所述電機(jī)的輸出端與轉(zhuǎn)盤主軸連接；所述轉(zhuǎn)盤組件包括開孔轉(zhuǎn)盤和傳感器，所述開孔轉(zhuǎn)盤位于外殼內(nèi)且同軸連接在轉(zhuǎn)盤主軸上，開孔轉(zhuǎn)盤上沿徑向開設(shè)有n個(gè)通孔，n個(gè)通孔沿圓周方向均布設(shè)置，在開孔轉(zhuǎn)盤上沿徑向開設(shè)有傳感器信號孔，傳感器的接收端與發(fā)射端分設(shè)在外殼兩側(cè)，且對應(yīng)于傳感器信號孔設(shè)置；

5、所述引流接頭有多個(gè)且設(shè)置在外殼遠(yuǎn)離電機(jī)的一側(cè)，在外殼靠近電機(jī)一側(cè)的底部位置設(shè)置有泄流孔，每個(gè)引流接頭中心沿軸向開設(shè)有中心引流孔，且引流接頭的一端伸入外殼內(nèi)與開孔轉(zhuǎn)盤可滑動抵接，中心引流孔與通孔對應(yīng)設(shè)置；

6、所述供液管路數(shù)量與引流接頭數(shù)量相同，每個(gè)供液管路分別與工裝上各個(gè)輸入口連接，且每個(gè)引流接頭通過引流管路與對應(yīng)的供液管路連接，在每個(gè)引流管路上均設(shè)置有電磁流量調(diào)節(jié)閥；

7、所述工裝上對應(yīng)于各供液管路分別設(shè)置有脈動壓力傳感器，所述幅值控制單元的輸入端與各脈動壓力傳感器電連接，輸出端與各電磁流量調(diào)節(jié)閥電連接；所述頻率控制單元的輸入端與傳感器的接收端電連接，輸出端與電機(jī)電連接。

8、進(jìn)一步地，所述引流接頭設(shè)置有兩個(gè)，包括第一引流接頭與第二引流接頭；所述供液管路設(shè)置有兩個(gè)，包括第一供液管路和第二供液管路，所述工裝上的輸入口包括與第一供液管路連接的第一輸入口以及與第二供液管路連接的第二輸入口，所述引流管路包括連接第一引流接頭與第一供液管路的第一引流管路以及連接第二引流接頭與第二供液管路的第二引流管路；所述電磁流量調(diào)節(jié)閥包括設(shè)置在第一引流管路上的第一電磁流量調(diào)節(jié)閥以及設(shè)置在第二引流管路上的第二電磁流量調(diào)節(jié)閥，所述脈動壓力傳感器包括對應(yīng)于第一供液管路設(shè)置的第一脈動壓力傳感器以及對應(yīng)于第二供液管路設(shè)置的第二脈動壓力傳感器。

9、進(jìn)一步地，所述第一引流接頭與第二引流接頭的結(jié)構(gòu)相同，均包括連接套筒、焊接直通、彈簧、彈簧擋塊以及滑塊；

10、所述外殼上設(shè)置有螺紋孔，連接套筒與螺紋孔連接，連接套筒中心沿軸向開設(shè)有第一引流孔，所述滑塊與彈簧位于第一引流孔內(nèi)，且滑塊的外端面與彈簧一端抵接，內(nèi)端面與開孔轉(zhuǎn)盤抵接；滑塊中心沿軸向開設(shè)有對接孔，對接孔與通孔對應(yīng)設(shè)置；連接套筒的外端中心設(shè)置有第一安裝槽，所述彈簧擋塊位于第一安裝槽內(nèi)，且彈簧另一端與彈簧擋塊抵接，彈簧擋塊中心沿軸向開設(shè)有第二引流孔；彈簧擋塊的外端中心設(shè)置有第二安裝槽，所述焊接直通位于第二安裝槽內(nèi)且與彈簧擋塊焊接連接，焊接直通中心沿軸向開設(shè)有第三引流孔，所述第一引流孔、第二引流孔、第三引流孔以及對接孔組成中心引流孔。

11、進(jìn)一步地，所述外殼包括前殼體與后殼體，前殼體與后殼體沿徑向拼接面拼接形成外殼；所述第一引流接頭與第二引流接頭設(shè)置在后殼體上，所述泄流孔設(shè)置在前殼體上；前殼體與后殼體中心均開設(shè)有軸孔，在后殼體外側(cè)中心對應(yīng)于軸孔開設(shè)有軸承安裝槽，其內(nèi)安裝有第一軸承，在后殼體外側(cè)面上對應(yīng)于第一軸承設(shè)置有第一軸承蓋板；在前殼體外側(cè)中心對應(yīng)于軸孔開設(shè)有軸承安裝槽，其內(nèi)安裝有第二軸承，在前殼體外側(cè)面上對應(yīng)于第二軸承設(shè)置有第二軸承蓋板，所述轉(zhuǎn)盤主軸分別與第一軸承和第二軸承轉(zhuǎn)動連接。

12、進(jìn)一步地，所述轉(zhuǎn)盤主軸上套設(shè)有密封圈，所述密封圈包括第一密封圈和第二密封圈，第一密封圈位于后殼體內(nèi)側(cè)開設(shè)的密封圈安裝槽內(nèi)，第二密封圈位于前殼體內(nèi)側(cè)開設(shè)的密封圈安裝槽內(nèi)，第一密封圈與第二密封圈均為泛塞密封圈。

13、進(jìn)一步地，所述開孔轉(zhuǎn)盤包括環(huán)形轉(zhuǎn)盤本體以及轉(zhuǎn)盤底座，所述通孔沿圓周方向均布設(shè)置在環(huán)形轉(zhuǎn)盤本體上，所述傳感器信號孔設(shè)置在轉(zhuǎn)盤底座上，轉(zhuǎn)盤主軸上設(shè)置有連接環(huán)，轉(zhuǎn)盤底座與連接環(huán)通過螺栓連接，在轉(zhuǎn)盤底座上開設(shè)有環(huán)形槽，所述環(huán)形轉(zhuǎn)盤本體設(shè)置在環(huán)形槽內(nèi)并且環(huán)形轉(zhuǎn)盤本體通過銷釘與轉(zhuǎn)盤底座連接，在環(huán)形槽槽底對應(yīng)于通孔位置設(shè)置有過孔。

14、進(jìn)一步地，所述環(huán)形轉(zhuǎn)盤本體為聚四氟乙烯材質(zhì)。

15、本發(fā)明還提供了一種流量脈動調(diào)節(jié)方法，采用上述的流量脈動發(fā)生系統(tǒng)，其特殊之處在于：包括以下步驟：

16、s1：向頻率控制單元輸入需求擾動頻率fr0；

17、s2：頻率控制單元根據(jù)輸入的需求擾動頻率fr0計(jì)算得出頻率擾動電壓u0；

18、s3：頻率控制單元控制電機(jī)在頻率擾動電壓u0下帶動開孔轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動，通過傳感器檢測到實(shí)際擾動頻率fr，fr＝v×n/60；其中：n為開孔轉(zhuǎn)盤上通孔個(gè)數(shù)，v為電機(jī)的轉(zhuǎn)速；

19、s4：將需求擾動頻率fr0與檢測到的實(shí)際擾動頻率fr相減，若得到的絕對值小于等于頻率精度要求ε1，則執(zhí)行s6；若是大于頻率精度要求ε1，則執(zhí)行步驟s5；

20、s5：將需求擾動頻率fr0與檢測到的實(shí)際擾動頻率fr相比，若是檢測到的實(shí)際擾動頻率fr小于需求擾動頻率fr0，則返回步驟s3，并增大頻率擾動電壓u0；若是檢測到的實(shí)際擾動頻率fr大于需求擾動頻率fr0，則返回步驟s3，并減小頻率擾動電壓u0；

21、s6：固定當(dāng)前頻率擾動電壓u0，完成脈動頻率的反饋調(diào)節(jié)；

22、s7：向幅值控制單元內(nèi)輸入需求幅值a0；

23、s8：幅值控制單元根據(jù)輸入的需求幅值a0計(jì)算得出幅值擾動電壓u1；

24、s9：幅值控制單元以幅值擾動電壓u1控制電磁流量調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)開度大??；

25、s10：工裝上的脈動壓力傳感器檢測到的脈動壓力傳輸?shù)椒悼刂茊卧?，得到擾動主頻幅值a；

26、s11：將擾動主頻幅值a與需求幅值a0相減，若是得到的絕對值小于等于幅值精度要求ε2，則執(zhí)行s13；若是大于幅值精度要求ε2，則執(zhí)行步驟s12；

27、s12：將需求幅值a0與檢測到的擾動主頻幅值a相比，若是擾動主頻幅值a大于需求幅值a0，則返回步驟s9，并減小幅值擾動電壓u1，繼而減小電磁流量調(diào)節(jié)閥開度；若是擾動主頻幅值a大于需求幅值a0，則返回步驟s9，并增大幅值擾動電壓u1，繼而增大電磁流量調(diào)節(jié)閥開度；

28、s13：固定當(dāng)前幅值擾動電壓u1，完成脈動幅值的反饋調(diào)節(jié)。

29、進(jìn)一步地，步驟s10中，擾動主頻幅值a經(jīng)過傅里葉變換得到。

30、進(jìn)一步地，步驟s9具體為：幅值控制單元控制電磁流量調(diào)節(jié)閥上用于調(diào)節(jié)電磁流量調(diào)節(jié)閥開度大小的步進(jìn)電機(jī)在幅值擾動電壓u1下步進(jìn)轉(zhuǎn)動。

31、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

32、(1)本發(fā)明提供的一種流量脈動發(fā)生系統(tǒng)包括脈動流量發(fā)生器、電機(jī)、頻率控制單元、幅值控制單元、供液管路以及工裝，為實(shí)現(xiàn)多路脈動，供液管路設(shè)置有多條，供液管路與工裝連接，且在脈動流量發(fā)生器上對應(yīng)于供液管路設(shè)置有引流接頭，每個(gè)引流接頭通過引流管路與對應(yīng)的供液管路連接，當(dāng)需要提供流量脈動時(shí)，電機(jī)帶動開孔轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動，若引流接頭的中心引流孔與開孔轉(zhuǎn)盤上的通孔連通，則形成通路，若不連通，則形成斷路，從而在引流管路內(nèi)形成周期性流量變化，進(jìn)而傳遞到對應(yīng)的供液管路內(nèi)形成相同頻率的周期性震蕩，通過傳感器檢測實(shí)際擾動頻率，并將其傳入頻率控制單元處理，處理后完成后頻率控制單元根據(jù)結(jié)果對電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，完成頻率的反饋調(diào)節(jié)；脈動壓力傳感器檢測對應(yīng)供液管路的脈動壓力并將其傳入幅值控制單元處理，處理完成后幅值控制單元根據(jù)結(jié)果對電磁流量調(diào)節(jié)閥的開度進(jìn)行控制，進(jìn)而影響對應(yīng)供液管路內(nèi)的脈動振幅，完成振幅的反饋調(diào)節(jié)。

33、(2)本發(fā)明提供的一種流量脈動發(fā)生系統(tǒng)中的第一引流接頭與第二引流接頭結(jié)構(gòu)相同，均包括連接套筒、焊接直通、彈簧、彈簧擋塊以及滑塊，其中滑塊因?yàn)閺椈蓮椥粤Φ淖饔?，可以在連接套筒的第一引流孔內(nèi)沿軸向運(yùn)動，通過彈簧的彈性力使滑塊的內(nèi)端面與開孔轉(zhuǎn)盤可滑動抵接，避免硬接觸導(dǎo)致開孔轉(zhuǎn)盤在高速轉(zhuǎn)動時(shí)卡死，一定程度降低了開孔轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動過程中的摩擦力，同時(shí)也防止因?yàn)榛瑝K與開孔轉(zhuǎn)盤接觸間隙過大而導(dǎo)致漏液。

34、(3)本發(fā)明提供的一種流量脈動發(fā)生系統(tǒng)中在轉(zhuǎn)盤主軸上套設(shè)有第一密封圈和第二密封圈，第一密封圈位于前殼體內(nèi)側(cè)開設(shè)的密封圈安裝槽內(nèi)，第二密封圈位于后殼體內(nèi)側(cè)開設(shè)的密封圈安裝槽內(nèi)，第一密封圈與第二密封圈均為泛塞密封圈，這種密封圈的特性是當(dāng)內(nèi)部壓力越高，兩個(gè)密封圈與轉(zhuǎn)盤主軸接觸越緊密，這使得整個(gè)密封效果更好。