一種帶導(dǎo)流片的先進(jìn)旋渦燃燒室的制作方法
【專利摘要】一種帶導(dǎo)流片的先進(jìn)旋渦燃燒室，由處于燃燒室通道內(nèi)的前鈍體、凹腔、后鈍體、導(dǎo)流片和進(jìn)氣道組成，在燃燒室通道內(nèi)放置前鈍體和后鈍體，前鈍體和后鈍體形成凹腔，前鈍體前壁面與通道齊平，后鈍體為突擴(kuò)式開口結(jié)構(gòu)，位于前鈍體上下兩側(cè)對稱布置設(shè)有兩個導(dǎo)流片，進(jìn)氣道為上下兩個小通道進(jìn)氣口。本實用新型的效果是：其燃燒性能明顯優(yōu)于常規(guī)鈍體燃燒室，有利于增強(qiáng)凹腔穩(wěn)焰及燃?xì)鈸交?，大幅度提高燃燒效率，改善出口溫度分布，降低NO排放。
【專利說明】一種帶導(dǎo)流片的先進(jìn)旋渦燃燒室
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種適用于旋轉(zhuǎn)沖壓發(fā)動機(jī)高速來流下穩(wěn)定點(diǎn)火燃燒以及工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)高效低污染燃燒的裝置，具體涉及一種帶導(dǎo)流片的先進(jìn)旋渦燃燒室。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)代航空發(fā)動機(jī)及工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室中，先進(jìn)的燃燒組織方式是保證主燃燒室性能全面滿足綜合設(shè)計要求的關(guān)鍵。美國Ramgen公司在旋轉(zhuǎn)沖壓發(fā)動機(jī)的研制中提出了先進(jìn)旋潤燃燒室(Advanced Vortex Combustor -AVC)的概念，即在燃燒室內(nèi)布置前、后兩個鈍體，兩個鈍體之間形成的凹腔捕捉回流旋渦構(gòu)成值班火焰區(qū)域，回流區(qū)燃燒產(chǎn)物引燃主燃燒區(qū)域燃料而形成穩(wěn)定燃燒。其點(diǎn)火區(qū)與主燃區(qū)相互獨(dú)立，在高速來流下凹腔內(nèi)能夠形成穩(wěn)定的回流旋渦對充當(dāng)點(diǎn)火源，引燃主燃區(qū)域。先進(jìn)旋渦燃燒室具有結(jié)構(gòu)簡單、重量較輕、火焰穩(wěn)定域?qū)捯约拔廴疚锱欧诺偷戎T多優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是有潛力的高性能低排放穩(wěn)焰技術(shù)。
[0003]先進(jìn)旋渦燃燒室凹腔內(nèi)的穩(wěn)定點(diǎn)火問題是此項技術(shù)的關(guān)鍵。目前的研究技術(shù)表明凹腔雙旋渦結(jié)構(gòu)最有利于駐渦類燃燒室綜合性能的發(fā)揮。目前凹腔內(nèi)雙旋渦結(jié)構(gòu)主要依靠凹腔前后壁面噴射來形成，即在凹腔前壁面噴入燃料，后壁面中部吹氣，能夠在凹腔內(nèi)形成一大一小的雙旋渦結(jié)構(gòu)，下側(cè)的大旋渦在燃燒中起穩(wěn)定點(diǎn)火源的作用，上側(cè)的小旋渦靠近主流，有利于主流與熱源充分摻混，提高燃燒性能。但是凹腔射流有一定的不足:后鈍體射流要到達(dá)前鈍體后端面才能形成旋渦，這就要求凹腔長度較短，從而造成引燃區(qū)較小。后鈍體噴射的空氣由于靠近主流，易受主流影響而無法形成穩(wěn)定的雙渦結(jié)構(gòu)。
[0004]常規(guī)的依靠凹腔射流形成雙旋渦結(jié)構(gòu)的鈍體穩(wěn)焰燃燒室，需要在凹腔內(nèi)布置射流管或者在鈍體壁面布置射流孔，通過射流方式將燃料或空氣噴入凹腔，這種方式有一定的不足:進(jìn)入凹腔的射流很容易影響到凹腔旋渦結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響凹腔流場穩(wěn)定，不利于穩(wěn)定點(diǎn)火；會增大燃燒室總壓損失，從而綜合性能下降；增加耗油量；結(jié)構(gòu)復(fù)雜；燃料與空氣摻混比例控制較難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型的目的是提供一種帶導(dǎo)流片的先進(jìn)旋渦燃燒室，其燃燒性能明顯優(yōu)于常規(guī)鈍體燃燒室，有利于增強(qiáng)凹腔穩(wěn)焰及燃?xì)鈸交?，大幅度提高燃燒效率，改善出口溫度分布，降低NO排放。
[0006]本實用新型是這樣來實現(xiàn)的，由處于燃燒室通道內(nèi)的前鈍體、凹腔、后鈍體、導(dǎo)流片和進(jìn)氣道組成，其特征是:在燃燒室通道內(nèi)放置前鈍體和后鈍體，前鈍體和后鈍體形成凹腔，前鈍體前壁面與通道齊平，后鈍體為突擴(kuò)式開口結(jié)構(gòu)，位于前鈍體上下兩側(cè)對稱布置設(shè)有兩個導(dǎo)流片，進(jìn)氣道為上下兩個小通道進(jìn)氣口。
[0007]本實用新型所述利用前鈍體和后鈍體之間形成的凹腔來穩(wěn)定火焰。
[0008]本實用新型所述后鈍體中間設(shè)置一通道，將整個鈍體分為對稱的上下兩個部分，便于凹腔內(nèi)熱質(zhì)與后鈍體后側(cè)進(jìn)行交換。
[0009]本實用新型的工作原理:進(jìn)氣口的來流經(jīng)過導(dǎo)流片的分流作用，一部分氣流進(jìn)入主燃區(qū)，另一部分進(jìn)入凹腔產(chǎn)生雙旋渦來充當(dāng)穩(wěn)定的點(diǎn)火源，導(dǎo)流片分流作用能夠使燃燒室在不依賴凹腔射流的情況下形成兩組發(fā)展充分、均勻、對稱、穩(wěn)定的雙旋渦結(jié)構(gòu)，其中的大旋渦用來充當(dāng)穩(wěn)定的點(diǎn)火源，小旋渦加強(qiáng)主流與凹腔內(nèi)熱流的摻混，強(qiáng)化傳熱傳質(zhì)，同時起到遮蔽主流的作用，使點(diǎn)火源免受主流高速氣流的影響。
[0010]本實用新型的效果是:(1)其燃燒性能明顯優(yōu)于常規(guī)鈍體燃燒室，有利于增強(qiáng)凹腔穩(wěn)焰及燃?xì)鈸交?，大幅度提高燃燒效率，改善出口溫度分布，降低NO排放；(2)導(dǎo)流片結(jié)構(gòu)參數(shù)適當(dāng)時，燃燒室在貧燃條件下可以實現(xiàn)低壓降、低污染的穩(wěn)定燃燒，而且出口溫度分布均勻；(3)無需凹腔內(nèi)另外增加燃料，節(jié)約燃料，在工程制造方面，結(jié)構(gòu)緊湊，易于加工，易于操作，所需零部件能批量生產(chǎn)，降低成本，維護(hù)方便。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖2為本實用新型凹腔內(nèi)部流場分布圖。
[0013]在圖中，1、前鈍體，2、凹腔，3、后鈍體，4、導(dǎo)流片，5、燃燒室通道，6、進(jìn)氣口。
【具體實施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖對本實用新型進(jìn)一步說明。
[0015]如圖1所示，本實用新型是這樣來工作和實施的，由處于燃燒室通道5內(nèi)的前鈍體
1、凹腔2、后鈍體3、導(dǎo)流片4和進(jìn)氣道組成，其特征是:在燃燒室通道5內(nèi)放置前鈍體I和后鈍體3,前鈍體I和后鈍體3形成凹腔2,前鈍體I前壁面與燃燒室通道5齊平,后鈍體3為突擴(kuò)式開口結(jié)構(gòu)，位于前鈍體I上下兩側(cè)對稱布置設(shè)有兩個導(dǎo)流片4，進(jìn)氣道為上下兩個小通道進(jìn)氣口 6 ;所述后鈍體3中間設(shè)置一通道，將整個鈍體分為對稱的上下兩個部分，便于凹腔內(nèi)熱質(zhì)與后鈍體后側(cè)進(jìn)行交換；所述前鈍體I和后鈍體3之間形成的凹腔2來穩(wěn)定火焰。
[0016]所述各部件的最佳尺寸比例為:后鈍體3與前鈍體I的寬度比為0.7，凹腔2的長度為前鈍體寬度的0.6倍，導(dǎo)流片4距離前鈍體I上端面的垂直高度為進(jìn)氣道寬度的
0.1-0.4倍，導(dǎo)流片4伸入凹腔2的長度為前鈍體I寬度的0.1-0.4倍，導(dǎo)流片4距離前鈍體I后端面的長度為凹腔2長度的0.1-0.2倍。
[0017]如圖2所示，為本實用新型燃燒室凹腔內(nèi)部流場分布圖，可見燃燒室凹腔內(nèi)形成了兩組雙旋渦結(jié)構(gòu)，且兩組旋渦充滿凹腔，均勻?qū)ΨQ，旋渦之間獨(dú)立，凹腔穩(wěn)焰效果顯著。
【權(quán)利要求】
1.一種帶導(dǎo)流片的先進(jìn)旋渦燃燒室，由處于燃燒室通道內(nèi)的前鈍體、凹腔、后鈍體、導(dǎo)流片和進(jìn)氣道組成，其特征是:在燃燒室通道內(nèi)放置前鈍體和后鈍體，前鈍體和后鈍體形成凹腔，前鈍體前壁面與通道齊平，位于前鈍體上下兩側(cè)對稱布置設(shè)有兩個導(dǎo)流片，后鈍體為突擴(kuò)式開口結(jié)構(gòu)，后鈍體中間設(shè)置一通道，將整個鈍體分為對稱的上下兩個部分，進(jìn)氣道為上下兩個小通道進(jìn)氣口。
【文檔編號】F23R3/58GK203823810SQ201420084504
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年2月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月27日
【發(fā)明者】王志凱, 曾卓雄, 徐義華 申請人:南昌航空大學(xué)