專利名稱：凹面式濺板噴油霧化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及航空噴氣發(fā)動機的凹面式濺板噴油霧化裝置。
背景技術(shù)：
燃油霧化質(zhì)量和濃度分布對加力燃燒室和沖壓燃燒室的燃燒性能有十分重要的 影響。因此，通過改進噴油霧化裝置來改善霧化性能和燃油濃度分布成為提高燃燒室性能 的一個重要手段。目前，加力和沖壓燃燒室中主要采用的是直射式噴嘴和霧化槽式噴嘴，其 中直射式噴嘴有多種不同的噴射方式。直射式噴嘴結(jié)構(gòu)非常簡單，即在圓管的封閉端或圓柱壁面上開若干的小孔，也稱 噴油桿，直射式噴嘴結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。直射式噴嘴的多種不同噴射方式主要包括側(cè)噴、順噴和逆噴，它們所形成的濃度 分布各有特點，直射式噴油桿不同噴油方式及濃度分布示意圖如圖2所示，圖2(a)為側(cè)噴 方式，圖2(b)為順噴方式，圖2(c)為逆噴方式。而霧化槽式噴油桿，使得燃油易于沿霧化槽向兩側(cè)擴展，有利于燃油濃度在周向 分布比較均勻，霧化槽式噴油桿及濃度分布示意圖如圖3所示。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種新的凹面式濺板噴油霧化裝置，它主要具有以下特點(1)燃油在凹面的引導(dǎo)下，更加順暢的展為厚度較薄的油膜，有利于空氣對其進行 二次霧化，改善霧化效果，進而提高燃燒效率。(2)濺板上的凹面使燃油在周向和徑向都得到較好的擴展，有利于燃油在周向和 徑向的濃度分布都比較均勻，不至于在某一個區(qū)域過于集中，使燃油在截面上散布范圍較 寬，有利于燃燒完全，提高燃燒效率。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)的直射式噴嘴結(jié)構(gòu)示意圖。圖2(a)-圖2(c)是現(xiàn)有技術(shù)的直射式噴油桿不同噴油方式及濃度分布示意圖。圖3是現(xiàn)有技術(shù)的霧化槽式噴油桿及濃度分布示意圖。圖4(a)-圖4(c)顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的凹面式濺板噴油霧化裝置。圖5是顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的凹面式濺板噴油霧化裝置及其濃度分 布示意圖。
具體實施例方式在如4(a)-圖4(c)所示的本發(fā)明的凹面式濺板噴油霧化裝置的實施例中，凹面式 濺板噴油霧化裝置主要由常規(guī)的直射式噴油桿5和帶有凹面的濺板7組成；噴油濺板7與 噴油孔2大體相對地設(shè)置；根據(jù)一個具體實施例，噴油濺板7位于與噴油孔2軸線相大體垂
3直的平面上。噴油濺板7上與各個噴油孔2相對應(yīng)位置上，設(shè)計有曲面形狀的凹面8，凹面8的 作用包括兩個方面一是引導(dǎo)燃油射流順暢地展為厚度較薄的油膜，有利于來流空氣在濺 板7邊緣更好地對燃油進行二次霧化，在相同的工作條件下，進一步減小霧化后燃油顆粒 的直徑。二是使高速噴出的燃油經(jīng)過一定的曲線路徑到達濺板7的上下邊緣，比普通U型 槽通過直角翻越路徑到達上下邊緣所耗費的動能少，因此，相同的工作條件下，燃油濃度分 布的徑向展寬范圍更大，有利于燃油在加力或沖壓燃燒室的橫截面上濃度分布更加均勻， 有利于燃燒完全。優(yōu)選地，濺板7上的凹形曲面8具有光滑的表面，其粗糙度被控制在較小的范圍 內(nèi)，以保證良好的霧化效果和燃油較寬的散布范圍。在實際應(yīng)用中，，例如在加力或沖壓燃燒室中，噴油霧化裝置需要與火焰穩(wěn)定器配 合使用，它所形成的燃油濃度分布必須根據(jù)火焰穩(wěn)定器的類型、幾何尺寸、數(shù)量及排布情況 進行設(shè)計。通過調(diào)節(jié)凹面的曲率、形狀和面積等幾何參數(shù)，可以獲得合適的燃油濃度分布， 從而獲得與穩(wěn)定器的較優(yōu)匹配，進而實現(xiàn)燃燒室較優(yōu)的燃燒性能。實際工作中，濺板7后會形成一個低速回流區(qū)域，噴孔2與濺板7的距離對此區(qū) 域內(nèi)的流動狀態(tài)有一定影響，而且低速區(qū)域內(nèi)的氣流與燃油存在相互作用，通過調(diào)整噴孔2 與濺板7的距離，可以調(diào)整低速區(qū)域的流場，從而達到有利于燃油的霧化和擴展的效果。在不脫離本發(fā)明的構(gòu)思的前提下，可以根據(jù)具體的情況對在此描述的本發(fā)明實施 例進行變形和修正。例如，可以改變噴油孔的分布稠度以及凹面面積的大小，和/或可以根 據(jù)噴油桿在燃燒室中的實際布置而把整個噴油桿組件設(shè)計為環(huán)狀或其他的形狀。現(xiàn)在結(jié)合圖4(a)至4(c)描述本發(fā)明的噴油霧化裝置的工作過程首先，燃油射流由噴油孔2高速噴出，撞擊到濺板7的凹面8上，部分碎裂為小液 滴，而另一部分沿著凹形曲面8展為曲面型油膜，曲面型油膜運動至濺板7上下邊緣時，在 迎面而來的空氣流作用下失穩(wěn)、破碎，經(jīng)過這兩個過程，主要霧化過程基本完成。這種霧化 裝置的霧化濃度場分布特點示意圖如圖5所示。如圖5所示，由于每一個噴油孔2的燃油射流4撞擊至光滑的曲面凹面8后其動能 損耗較少，因此油膜沿曲面較為順暢地展為范圍較大的、近似圓形的濃度分布區(qū)域，而且可 以通過調(diào)節(jié)噴油孔間距，使多個噴油孔各自形成的圓形濃度區(qū)域存在適當?shù)拇罱雍椭丿B， 從而使這種噴油霧化裝置在周向和徑向都有較均勻的濃度分布。本發(fā)明的優(yōu)越性包括(1)由于高速噴出的燃油在光滑的凹形曲面8的引導(dǎo)下其損耗的動能較少，因而 更加順暢的展為厚度較薄、表面積較大的油膜，有利于空氣對其進行二次霧化，改善霧化效 果，進而提高燃燒的完全性。(2)濺板7上的凹形曲面8能夠引導(dǎo)燃油射流沿曲面向四周展寬為表面積較大的 油膜，使燃油在燃燒室截面的周向和徑向都得到較好的擴展，有利于燃油在周向和徑向的 濃度分布都比較均勻，不至于在某一個區(qū)域過于集中，使燃油在截面上散布范圍寬，有利于 燃燒完全，提高燃燒效率。(3)可以通過調(diào)節(jié)凹面的曲率、形狀和面積等幾何參數(shù)，而獲得合適的燃油濃度分 布，從而獲得與穩(wěn)定器的較優(yōu)匹配，進而實現(xiàn)燃燒室較優(yōu)的燃燒性能。由此，設(shè)計上的靈活性和可調(diào)整性得到了提高。附圖標號說明1、直射式噴油桿壁面2、噴油孔 3、氣流4、燃油射流5、直射式噴油桿 6、端部堵頭7、濺板8、曲面凹面
權(quán)利要求
凹面式濺板噴油霧化裝置，其特征在于包括一個直射式噴油桿(5)，所述噴油桿(5)具有至少一個噴油孔(2)與所述噴油孔(2)大體相對地設(shè)置的濺板(7)，且所述濺板(7)與所述噴油孔(2)相對的部分上具有凹面部分(8)。
2.如權(quán)利要求1所述的凹面式濺板噴油霧化裝置，其特征在于所述凹面部分(8)具有光滑的表面，從而保證良好的霧化效果和燃油較寬的散布范圍。
3.如權(quán)利要求1所述的凹面式濺板噴油霧化裝置，其特征在于 所述濺板(7)位于與所述噴油孔(2)的軸線大體垂直的平面上。
4.如權(quán)利要求1所述的凹面式濺板噴油霧化裝置，其特征在于 所述噴油桿(5)具有多個噴油孔(2)，所述濺板(7)包括與所述多個噴油孔(2)分別對應(yīng)的多個凹面部分(8)。
5.如權(quán)利要求1-4中任何一項所述的凹面式濺板噴油霧化裝置，其特征在于 所述濺板(7)位于所述噴油桿(5)和來流氣流(3)之間的位置。
6.如權(quán)利要求1-4中任何一項所述的凹面式濺板噴油霧化裝置，其特征在于 所述凹面部分(8)的曲率、形狀和面積與所需的燃油濃度分布相對應(yīng)。
7.如權(quán)利要求1-4中任何一項所述的凹面式濺板噴油霧化裝置，其特征在于所述濺板(7)與所述噴油孔(2)的距離可以調(diào)整低速區(qū)域的流場，從而達到有利于燃 油的霧化和擴展的效果。
8.如權(quán)利要求4所述的凹面式濺板噴油霧化裝置，其特征在于所述噴油孔(2)的分布稠度可以得到調(diào)整從而達到有利于燃油獲得恰當濃度分布的 效果。
9.如權(quán)利要求4或8所述的凹面式濺板噴油霧化裝置，其特征在于 所述噴油桿(5)為環(huán)狀噴油桿(5)。
全文摘要
本發(fā)明針對航空噴氣發(fā)動機加力燃燒室和沖壓燃燒室提出一種凹面式濺板噴油霧化裝置。它具有不同于傳統(tǒng)直射式和霧化槽式噴油裝置的工作特點。一方面，它可以使燃油沿凹面順暢的展寬為較薄的油膜，改善霧化效果；另一方面，濺板上的凹面使燃油沿周向和徑向都能較好擴展，使燃油在周向和徑向的濃度分布都比較均勻，提高燃燒完全性。凹面式濺板噴油霧化裝置與火焰穩(wěn)定器恰當匹配后，可以改善加力和沖壓燃燒室的總體性能。
文檔編號F23R3/28GK101907304SQ20091008623
公開日2010年12月8日 申請日期2009年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月8日
發(fā)明者岳明, 楊茂林, 柳楊, 金捷, 馬文杰 申請人:北京航空航天大學(xué)