帶導(dǎo)流板和開(kāi)口鈍體的駐渦燃燒室的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于燃燒室技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種帶導(dǎo)流板和開(kāi)口鈍體的駐渦燃燒室。
【背景技術(shù)】
[0002]目前對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)組以及燃?xì)廨啓C(jī)等設(shè)備的燃燒室的研究和實(shí)踐，燃燒室主要依靠旋流器或鈍體來(lái)穩(wěn)定火焰。駐渦燃燒室自概念提出以來(lái)受到廣泛關(guān)注，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、成本低、穩(wěn)定工作范圍寬以及污染排放少等優(yōu)點(diǎn)。常規(guī)的駐渦燃燒室依靠本身的凹腔結(jié)構(gòu)建立穩(wěn)定燃燒的回流區(qū)，研究表明駐渦燃燒室凹腔內(nèi)雙渦結(jié)構(gòu)相對(duì)于單渦結(jié)構(gòu)，燃料與空氣能夠更好的混合，燃?xì)饣旌蠚庠诎记粌?nèi)停留時(shí)間更長(zhǎng)，利于燃燒穩(wěn)定。而傳統(tǒng)的駐渦燃燒室凹腔內(nèi)在形成穩(wěn)定的雙渦結(jié)構(gòu)方面有困難，并且單獨(dú)靠燃料在凹腔內(nèi)的燃燒，不能使燃料充分燃燒。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種能夠在盡量降低總壓損失和提高燃燒效率的基礎(chǔ)上，在駐渦燃燒室凹腔內(nèi)形成穩(wěn)定主渦和副渦結(jié)構(gòu)，并且在開(kāi)口鈍體后方形成穩(wěn)定的對(duì)稱(chēng)雙渦結(jié)構(gòu)供燃料進(jìn)行二次燃燒的駐渦燃燒室。
[0004]本發(fā)明所采用的技術(shù)解決方案是一種帶導(dǎo)流板和開(kāi)口鈍體的駐渦燃燒室，包括燃燒室和凹腔，還包括導(dǎo)流片、開(kāi)口鈍體、前壁面、后壁面、燃燒室進(jìn)口和開(kāi)口鈍體前緣，所述的導(dǎo)流片位于駐渦燃燒室凹腔前壁面一側(cè)，開(kāi)口鈍體位于燃燒室主流軸線(xiàn)處凹腔同心圓周中心位置，所述的開(kāi)口鈍體前部設(shè)置為開(kāi)口鈍體前緣。
[0005]所述的凹腔設(shè)置有長(zhǎng)度相同的前壁面和后壁面，所述的凹腔的前壁面距離燃燒室進(jìn)口長(zhǎng)度與燃燒室進(jìn)口的直徑相同。
[0006]所述的導(dǎo)流片的導(dǎo)流片前部到燃燒室側(cè)壁距離與燃燒室進(jìn)口直徑之比為0.1?0.3 ο
[0007]所述的導(dǎo)流片的導(dǎo)流片后部到凹腔的前壁面的距離與凹腔寬度之比為0.05?0.15。
[0008]所述的導(dǎo)流片的導(dǎo)流片后部探入凹腔內(nèi)的長(zhǎng)度與凹腔的前壁面深度之比為0.5?0.7 ο
[0009]所述的開(kāi)口鈍體的總寬度與燃燒室進(jìn)口直徑之比為0.2-0.3。
[0010]所述的開(kāi)口鈍體的長(zhǎng)度與凹腔寬度之比為0.10
[0011]所述的開(kāi)口鈍體前緣到凹腔的前壁面距離與凹腔寬度之比為0.7。
[0012]所述的開(kāi)口鈍體的開(kāi)口角度范圍在30° ~50°。
[0013]所述的開(kāi)口鈍體的開(kāi)口小于2mm。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所具有的有益效果為:本專(zhuān)利在盡量降低總壓損失和提高燃燒效率的基礎(chǔ)上，在燃燒室中設(shè)置導(dǎo)流片和開(kāi)口鈍體，導(dǎo)流片的存在能夠使凹腔中形成穩(wěn)定的雙渦結(jié)構(gòu)，且鈍體后方能形成對(duì)稱(chēng)的兩個(gè)渦使燃料進(jìn)行二次燃燒。本專(zhuān)利可被廣泛應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)及電廠(chǎng)組件點(diǎn)火燃燒，特別在高速來(lái)流情況下，能夠做到在盡量減小總壓損失和提高燃燒效率的基礎(chǔ)上能夠形成利于燃燒的穩(wěn)定的流場(chǎng)渦結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定燃燒效果明顯。
【附圖說(shuō)明】
[0015]
圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明的工作狀態(tài)圖。
[0016]圖中:1、燃燒室，2、凹腔，3、導(dǎo)流片，4、開(kāi)口鈍體，
5、前壁面，6、后壁面，7、燃燒室進(jìn)口，8、導(dǎo)流片前部，
9、導(dǎo)流片后部，10、開(kāi)口鈍體前緣。
【具體實(shí)施方式】
[0017]如圖1所示，一種帶導(dǎo)流板和開(kāi)口鈍體的駐渦燃燒室，包括燃燒室和凹腔，還包括導(dǎo)流片、開(kāi)口鈍體、前壁面、后壁面、燃燒室進(jìn)口和開(kāi)口鈍體前緣，所述的導(dǎo)流片位于駐渦燃燒室凹腔前壁面一側(cè)，開(kāi)口鈍體位于燃燒室主流軸線(xiàn)處凹腔同心圓周中心位置。設(shè)定燃燒室進(jìn)口直徑為D，凹腔前壁面尺寸為Hf，后壁面尺寸為Ha ;導(dǎo)流片前部到燃燒室側(cè)壁距離為a，導(dǎo)流片后部到凹腔的前壁面的距離為b，凹腔寬度為L(zhǎng) ;導(dǎo)流片后部探入凹腔內(nèi)的長(zhǎng)度為c，導(dǎo)流片的厚度一般在1mm。開(kāi)口鈍體的總寬度為d，總長(zhǎng)度為e，開(kāi)口尺寸為f，與凹腔前壁面間距為g，后方開(kāi)口角度為Θ ;
所述的凹腔設(shè)置有長(zhǎng)度相同的前壁面和后壁面，凹腔的高寬比為I左右，可以根據(jù)實(shí)際情況做相應(yīng)調(diào)整。所述的凹腔的前壁面距離燃燒室進(jìn)口長(zhǎng)度與燃燒室進(jìn)口的直徑相同。
[0018]所述的導(dǎo)流片的導(dǎo)流片前部到燃燒室側(cè)壁距離與燃燒室進(jìn)口直徑之比a/D=0.1~0.3。所述的導(dǎo)流片的導(dǎo)流片后部到凹腔的前壁面的距離與凹腔寬度之比b/L=0.05-0.15。所述的導(dǎo)流片的導(dǎo)流片后部探入凹腔內(nèi)的長(zhǎng)度與凹腔的前壁面深度之比c/Hf=0.5-0.7ο所述的開(kāi)口鈍體的總寬度與燃燒室進(jìn)口直徑之比d/D=0.2-0.3。距離a增大可增大燃燒效率，當(dāng)a/D=0.3時(shí)燃燒效率可達(dá)99.99%，a/D控制在0.1-0.3范圍內(nèi)，燃燒效率均可達(dá)97%以上，b和c對(duì)燃燒效率的影響較小；適當(dāng)減小a有利于穩(wěn)定凹腔內(nèi)駐渦渦心的位置，利于燃燒；適當(dāng)減小b可以減小流場(chǎng)內(nèi)總壓損失；減小c可減小總壓損失，但是效果不明顯。
[0019]所述的開(kāi)口鈍體的長(zhǎng)度與凹腔寬度之比e/L=0.10所述的開(kāi)口鈍體前緣到凹腔的前壁面距離與凹腔寬度之比g/L=0.7。適當(dāng)減小開(kāi)口鈍體4的尺寸d和e，即使開(kāi)口鈍體變小，對(duì)流場(chǎng)的阻塞作用減小，從而減小總壓損失。增大開(kāi)口鈍體4距離凹腔前壁面的距離g同樣可以減小總壓損失。鈍體后渦的寬度受鈍體寬度的影響，鈍體寬度d不宜過(guò)小，適當(dāng)增大d可以使鈍體后方的回流區(qū)范圍增大提高燃燒效率。
[0020]所述的開(kāi)口鈍體的開(kāi)口角度Θ范圍在30° ~50°。若Θ小于20°，鈍體后兩渦相互排擠，形成類(lèi)似卡門(mén)渦街的渦結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致回流區(qū)震蕩；若Θ大于60°，鈍體后方回流區(qū)急劇增大，導(dǎo)致總壓損失增大，燃燒室整體尺寸也會(huì)增大，不利于發(fā)動(dòng)機(jī)減重。
[0021]所述的開(kāi)口鈍體的開(kāi)口 f尺寸越小越好，控制在小于2mm，能夠使鈍體后方對(duì)稱(chēng)渦形形態(tài)穩(wěn)定，總壓損失減小。另外可將鈍體迎風(fēng)面做成流線(xiàn)型以減少流動(dòng)損失。
[0022]所述結(jié)構(gòu)尺寸可綜合考慮發(fā)動(dòng)機(jī)尺寸及減重等方面的影響做調(diào)整。
[0023]工作狀態(tài)的流場(chǎng)示意圖如圖2所示，導(dǎo)流片將部分主流引入凹腔，使凹腔內(nèi)形成穩(wěn)定的雙渦結(jié)構(gòu)。主流由導(dǎo)流片分流進(jìn)入凹腔的氣體形成主渦，渦心靠近凹腔后壁面，主流與主渦之間形成副渦，渦心靠近前壁面，流體的流動(dòng)方向?yàn)橛芍髁髁飨虬记?，增加了主流與燃料的摻混程度。在燃燒室主流軸線(xiàn)靠近凹腔位置設(shè)置一個(gè)開(kāi)口鈍體，一方面可以在加強(qiáng)主流與凹腔內(nèi)流體的混合，另一方面有部分主流通過(guò)鈍體中間的縫隙流過(guò)，在開(kāi)口鈍體后部形成穩(wěn)定的對(duì)稱(chēng)雙渦結(jié)構(gòu)供燃料進(jìn)行二次燃燒。
[0024]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等同物界定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種帶導(dǎo)流板和開(kāi)口鈍體的駐渦燃燒室，包括燃燒室和凹腔，其特征是:還包括導(dǎo)流片、開(kāi)口鈍體、前壁面、后壁面、燃燒室進(jìn)口和開(kāi)口鈍體前緣，所述的導(dǎo)流片位于駐渦燃燒室凹腔前壁面一側(cè)，開(kāi)口鈍體位于燃燒室主流軸線(xiàn)處凹腔同心圓周中心位置，，所述的開(kāi)口鈍體前部設(shè)置為開(kāi)口鈍體前緣。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶導(dǎo)流板和開(kāi)口鈍體的駐渦燃燒室，其特征是:所述的凹腔設(shè)置有長(zhǎng)度相同的前壁面和后壁面，所述的凹腔的前壁面距離燃燒室進(jìn)口長(zhǎng)度與燃燒室進(jìn)口的直徑相同。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶導(dǎo)流板和開(kāi)口鈍體的駐渦燃燒室，其特征是:所述的導(dǎo)流片的導(dǎo)流片前部到燃燒室側(cè)壁距離與燃燒室進(jìn)口直徑之比為0.1-0.3。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶導(dǎo)流板和開(kāi)口鈍體的駐渦燃燒室，其特征是:所述的導(dǎo)流片的導(dǎo)流片后部到凹腔的前壁面的距離與凹腔寬度之比為0.05-0.15。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶導(dǎo)流板和開(kāi)口鈍體的駐渦燃燒室，其特征是:所述的導(dǎo)流片的導(dǎo)流片后部探入凹腔內(nèi)的長(zhǎng)度與凹腔的前壁面深度之比為0.5-0.7。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶導(dǎo)流板和開(kāi)口鈍體的駐渦燃燒室，其特征是:所述的開(kāi)口鈍體的總寬度與燃燒室進(jìn)口直徑之比為0.2-0.3。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶導(dǎo)流板和開(kāi)口鈍體的駐渦燃燒室，其特征是:所述的開(kāi)口鈍體的長(zhǎng)度與凹腔寬度之比為0.1o8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶導(dǎo)流板和開(kāi)口鈍體的駐渦燃燒室，其特征是:所述的開(kāi)口鈍體前緣到凹腔的前壁面距離與凹腔寬度之比為0.7。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶導(dǎo)流板和開(kāi)口鈍體的駐渦燃燒室，其特征是:所述的開(kāi)口鈍體的開(kāi)口角度范圍在30° ~50°。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶導(dǎo)流板和開(kāi)口鈍體的駐渦燃燒室，其特征是:所述的開(kāi)口鈍體的開(kāi)口小于2mm。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明的目的是提供一種能夠在盡量降低總壓損失和提高燃燒效率的基礎(chǔ)上，在駐渦燃燒室凹腔內(nèi)形成穩(wěn)定主渦和副渦結(jié)構(gòu)，并且在開(kāi)口鈍體后方形成穩(wěn)定的對(duì)稱(chēng)雙渦結(jié)構(gòu)供燃料進(jìn)行二次燃燒的駐渦燃燒室。本發(fā)明所采用的技術(shù)解決方案是一種帶導(dǎo)流板和開(kāi)口鈍體的駐渦燃燒室，包括燃燒室和凹腔，？還包括導(dǎo)流片、開(kāi)口鈍體、前壁面、后壁面、燃燒室進(jìn)口和開(kāi)口鈍體前緣，所述的導(dǎo)流片位于駐渦燃燒室凹腔前壁面一側(cè)，開(kāi)口鈍體位于燃燒室主流軸線(xiàn)處凹腔同心圓周中心位置附近。
【IPC分類(lèi)】F23R3/58
【公開(kāi)號(hào)】CN105020745
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510411917
【發(fā)明人】趙國(guó)昌, 孔敬儒, 宋麗萍
【申請(qǐng)人】沈陽(yáng)航空航天大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年11月4日
【申請(qǐng)日】2015年7月15日