[发明专利]一种多尺度值班火焰的喷嘴及燃烧器

权利要求书

1.一种多尺度值班火焰的喷嘴，其特征在于，包括轴对称筒状外壁、及设置在所述外壁内的N级子喷嘴结构和N级燃料管结构，所述N级子喷嘴结构包括第N，N-1，……，1级子喷嘴，所述N级燃料管结构包括第N，N-1，……，1级燃料管，第i级燃烧管与第i级子喷嘴入口一一对应连接，所述第i级子喷嘴为筒状结构，i＝1，2，3，……，N；

包括N级子喷嘴结构和N级燃料管结构的喷嘴在包括N-1级子喷嘴结构和N-1级燃料管结构的喷嘴的基础上形成；

包括一级子喷嘴结构和一级燃料管结构的喷嘴的第1级燃料管位于喷嘴轴线位置，连接至第1子喷嘴入口，所述第1子喷嘴与所述喷嘴及外壁共轴；

包括二级子喷嘴结构和二级燃料管结构的喷嘴由包括一级子喷嘴结构和一级燃料管结构的喷嘴的第1级燃料管分叉延伸出M个第2级燃料管，分别连接至M个第2级子喷嘴的入口，所述M个第2级子喷嘴围绕第一子喷嘴呈圆周排布；

包括N级子喷嘴结构和N级燃料管结构的喷嘴，由包括N-1级子喷嘴结构和N-1级燃料管结构的喷嘴的每一个第N-1级燃料管分叉延伸出2个第N级燃料管，分别向该第N-1级燃料管对应的第N-1级子喷嘴垂直远离和靠近轴的两侧延伸，其中N≥2，M、N为正整数。

2.根据权利要求1所述的喷嘴，其特征在于，对于包括一级子喷嘴结构和一级燃料管结构的喷嘴，所述外壁由喷嘴入口至喷嘴出口方向包括顺序连接的第一外壁平直段、第一外壁扩张段、第二外壁平直段、第二外壁扩张段以及第三外壁平直段，第1级子喷嘴为筒状结构，包括由喷嘴入口至喷嘴出口方向包括顺序连接的第1级子喷嘴的第一筒壁平直段、筒壁扩张段、第二筒壁平直段、筒壁收缩段以及第三筒壁平直段，所述第1级子喷嘴的第一筒壁平直段、筒壁扩张段、第二筒壁平直段、筒壁收缩段以及第三筒壁平直段分别与所述外壁的第一外壁平直段、第一外壁扩张段、第二外壁平直段、第二外壁扩张段以及第三外壁平直段处于相同轴向位置；

对于包括N级子喷嘴结构和N级燃料管结构的喷嘴，包括N-1级子喷嘴结构和N-1级燃料管结构的喷嘴的外壁向喷嘴出口方向依次延伸出新增外壁扩张段及新增外壁平直段，第N-1，N-2，……，1级子喷嘴的筒壁向喷嘴出口方向依次延伸出新增筒壁平直段，每一第N-1级子喷嘴垂直远离和靠近轴的两侧分别设置一第N级子喷嘴，所述每一第N级子喷嘴具有与由喷嘴入口至喷嘴出口方向包括顺序连接的第N级子喷嘴的第一筒壁平直段、筒壁扩张段、第二筒壁平直段、筒壁收缩段以及第三筒壁平直段；

所述第N级子喷嘴的筒壁收缩段及筒壁扩张段分别与第N-1，N-2，……，1级子喷嘴的从喷嘴出口开始向喷嘴入口出现的前两个收缩段以及外壁从喷嘴出口开始向喷嘴入口出现的前两个扩张段处于相同轴向位置，所述第N级子喷嘴的第三筒壁平直段、第二筒壁平直段及第一筒壁平直段分别与第N-1，N-2，……，1级子喷嘴及外壁的从喷嘴出口开始向喷嘴入口出现的前三个平直段处于相同轴向位置。

3.根据权利要求2所述的喷嘴，其中第i+1级燃料管比第i级燃料管细，第i+1级子喷嘴比第i级子喷嘴流道截面缩小。

4.根据权利要求1所述的喷嘴，其中所述第i级子喷嘴与第i+1子喷嘴不位于相同周向位置。

5.根据权利要求2所述的喷嘴，其中，所述第二外壁平直段与第1级子喷嘴的第二筒壁平直段之间环设有主旋流叶片。

6.根据权利要求5所述的喷嘴，其中，所述第i级子喷嘴内设置有次旋流叶片，所述主旋流叶片与次旋流叶片偏转方向相反。

7.根据权利要求1所述的喷嘴，其中，所述第i级子喷嘴内设置有整流球体。

8.根据权利要求7所述的喷嘴，其中，所述整流球体为椭球体。

9.根据权利要求1所述的喷嘴，其中，N＝3，M＝8。

10.一种燃烧器，包括至少一个权利要求1-9任一所述的喷嘴。