声激励喷嘴的结构与参数设计

今天和大家聊聊声激励脉动系统的结构与参数设计，这也是我的相关实验的核心内容，声激励脉动系统的核心是通过特定结构设计，选择合适的将声能与流体动能结合，观察声流扰动对火焰熄火边界的影响，其结构的设计和参数阈值的选择，直接决定最终激励效果，所以设计环节需要重点把控。

声激励喷嘴

通过阅读相关文献，可以看到前人研究声激励对火焰形态影响的实验装置，因此，本次声激励喷嘴的结构设计，将参考前人的研究，进行声激励喷嘴的设计，如图1为前人所采用的实验装置示意图。如图我们可以看到，前人是在腔体底部安装一个扬声器，在腔体部分通入甲烷和空气通过预混后在出口处直接形成火焰，通过高速相机拍摄火焰形态，对火焰形态进行研究。本研究的声激励实验装置是用于横向射流火焰的研究，因此需要设计适用于本实验的实验装置。

需要优先对扬声器进行选择，因为腔体尺寸需要匹配扬声器的参数进行选择，扬声器参数如图2所示。

由于扬声器需要固定在腔体当中，因此，腔体的直径选择需要大一些，并且在腔体内部安装一个法兰，用于固定扬声器，因此选择直径为325mm的不锈钢腔体，并且在内部高度合适的部位焊接法兰。如图3所示为需要焊接在腔体内部的法兰，其上面分别有八个孔用来固定扬声器，焊接高度距离底部为140mm，适应扬声器的高度。

另外需要在腔体的地步进行密封处理，所以需要在尾部焊接一个法兰并且用一块大小相同的不锈钢板进行尾部的封闭，并且在法兰除使用一个规格相同的密封垫片，用于保证装置的密封性。尾部法兰与密封不锈钢片的尺寸如图4、图5所示，密封垫片与法兰的规格相同，待扬声器连接好后进行密封。

最终需要将腔体转到10mm的细管上接入横向射流火焰实验装置，但市面上没有合适的漏斗转接，因此通过两次转接最终将235mm的腔体转到10mm的细管上，用于接到横向射流火焰的实验装置上。

另外需要在腔体部位开孔通入空气，并且在细管出口处连接一个三通，一端连接细管，一段连接实验装置，剩余的一端用于连接甲烷。并且需要为扬声器供电，在腔体部分开孔安装航插并且进行密封，即可为扬声器供电使其正常工作。

声激励喷嘴的装配图如图6所示。

功率放大器

根据扬声器的参数，对功率放大器的规格进行选择，选择功率适用于扬声器的功率放大器，确保扬声器能正常工作。

信号发生器

关于信号发生器的选择，需要适配于扬声器的频率范围，该设备中选用10MHz的信号发生器作为输入源。

经过该三个部分，构成了完整的声激励脉动系统，用于实验当中，后续可以采用该系统进行实验，并且可以采用不同相位的激励来观察火焰的燃烧情况，待后续有实验结果还会继续与大家分享。