[发明专利]一种带有凸台扰流结构的火焰稳定器

说明书

本发明公开了一种带有凸台扰流结构的新型火焰稳定器，包括相连的V型段和长直段，所述V型段呈三角形柱状体，长直段呈长方体，V型段和长直段相连；在所述长直段的对称侧面上设有凸台扰流结构和燃油喷注孔；凸台扰流结构在长直段的轴向前后位置应根据稳定器壁面上的燃油喷注位置确定。该火焰稳定器除了能增强对稳定器下游的扰流作用、改进稳定器下游的流场结构外，还能在高速气流中增加喷注燃油的射流深度，提高燃油喷出后和高速气流的掺混能力，缩短火焰稳定器之间的联焰距离，明显改善了火焰稳定器下游的燃油浓度分布和燃烧性能。

技术领域

本发明属于涡轮/冲压组合发动机和涡扇发动机加力/冲压燃烧室技术领域，特别涉及一种喷油和稳定一体化设计的火焰稳定器。

背景技术

涡轮/冲压组合发动机以拓宽飞行包线、实现常规起落、可重复使用的性能优点备受关注，也是现阶段被认为最有潜力的高超声速飞行器动力装置。现代先进的涡扇发动机为达到更大的推重比，主燃室的温升大，燃气在涡轮前温度明显提高，燃气流量大，流速更快，使得进入涡扇加力燃烧室或冲压/加力燃烧室的来流温度和速度大大提高，来流温度提高有利于燃油的蒸发，但也使燃油喷出后的穿透距离缩短、掺混能力减弱，而来流速度的提高更加剧了燃油和空气掺混的不利因素；同时，来流速度增加后缩短了燃油在燃烧室内的停留时间，给燃烧组织带来了更大的困难。并且在高温气流中工作的稳定器和供油管都需要进行冷却，因此把稳定器和供油系统进行一体化设计，引入适量的冷却气对稳定器和供油系统进行冷却，以提高稳定器的工作稳定性、可靠性。设计能解决以上问题的喷油和稳定一体化火焰稳定器结构是涡轮/冲压组合发动机和涡扇发动机中加力/冲压燃烧室亟需解决的关键。

发明内容

本实用新型旨在克服现有技术的不足，提供一本发明要解决的问题是在高温、高速的进气条件下组织稳定燃烧，提高燃油的喷射深度，改善燃油的扩散和掺混性能，缩短火焰稳定器之间的联焰距离，并且有效抑制稳定器下游的燃烧脉动现象。

本发明提供的一种带有凸台扰流结构的新型火焰稳定器，包括相连的V型段1和长直段2，所述V型段1呈三角形柱状体，长直段2呈长方体，V型段1和长直段2相连；在所述长直段2的对称侧面上设有凸台扰流结构3和燃油喷注孔4。

进一步的，所述V型段1为等腰三角形的柱状体，其底面与长直段2的一个侧面完全重合，二者为一体化加工而成。

作为一种优选，所述凸台扰流结构3为三角形的凸台扰流结构或者楔形的凸台扰流结构。

更进一步的，所述凸台扰流结构3的外形参数与V型段1和长直段2相匹配设计而成；所述燃油喷注孔4位置的选定根据凸台扰流结构3所决定。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

（1）强化燃油的雾化，加强油雾掺混。在三角型、楔形凸台的后方，会形成小涡，燃油喷出后，经过小涡的气动扰动、剪切作用，加剧油雾液滴破碎，油气会更好的实现掺混。

火焰稳定器的长直段上排布三角型凸台的结构，更易使喷油分流，经过凸台后方的气动扰动，加强了油气的掺混，尤其是在稳定器的径向方向更易形成均匀态势，在同一根稳定器的径向方向的火焰传焰更快速，火焰稳定器后方可以组织稳定燃烧。

火焰稳定器的长直段上排布楔形凸台的结构中，更易使喷油沿凸台壁面向周向喷射，提高了燃油的喷射深度，在楔形凸台的后方会有小涡出现，在气动剪切的作用下，加强了燃油的雾化及掺混，燃烧的高温区联焰距离缩短，保证火焰稳定器后方组织稳定燃烧。

（2）缩短联焰距离。燃油的喷射深度提高，相邻火焰稳定器之间燃油可以在更短的距离内相交，反映了火焰稳定器后方的火焰可以在更短的距离内相交，实现了缩短联焰距离的要求。

（3）有效抑制火焰稳定器下游的燃烧脉动现象。与常规V型段+长直段的火焰稳定器相比，在不同的油气比、进气条件下，燃烧的高温区脉动现象得到抑制，保证了火焰稳定器的稳定组织燃烧。