[实用新型]一种高温排气中心喷水冷却装置

说明书

本实用新型提供了一种高温排气中心喷水冷却装置，涉及航空发动机高温气体冷却领域，包括：高温排气收集收敛段(1)、扩压段(2)、喷水冷却段(3)以及水冷套结构(6)。采用高温排气收集收敛段(1)的直射喷嘴(7)、二级中心喷水环(4)以及三级中心喷水环(5)，三级喷水结构实现调控喷水量，迅速将高温燃气由1900℃降到100℃左右；扩压段(2)降低高温燃气的流速，减少流阻损失；装置外壁采用水冷套结构，具有热防护效果，避免高温对材料损坏，可靠性高，材料成本低。改装置解决了高温燃气快速降温、低流阻排放的问题，高温排气中心喷水冷却装置的结构设计方法极具借鉴意义，可应用于航空发动机整机试车台及加力燃烧室试验器的设计中。

技术领域

本实用新型涉及航空发动机高温气体冷却领域，特别涉及一种高温排气中心喷水冷却装置。

背景技术

航空发动机整机试车及加力燃烧室试验中产生大量高温燃气(最高1900℃)，试验过程中需要将高温燃气迅速降温，同时高空低压状态时要求降温过程流阻损失不能太大。现有解决方案只是单纯的喷射冷却水降温，仅能通过压力控制调节冷却水的投放量，不能保证喷射冷却水始终处于设计工况，当进口压力低时喷射冷却水穿透力度有限，降温响应速度慢，降温效果差；同时没有对流道进行优化，造成流阻过大；而且冷却装置壁面未采用冷却措施，降温装置壁面温度高，需要选用高成本耐温材料，造成一定的资源浪费。

发明内容

本实用新型提供了一种高温排气中心喷水冷却装置，以解决现有冷却方式存在的降温速度慢、降温效果差、降温装置流阻大等问题。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种高温排气中心喷水冷却装置，包括：

高温排气收集收敛段，壁面内注入高压冷却水，且内壁面上设置气流方向的直射喷嘴；

扩压段，与所述高温排气收集收敛段连接；

喷水冷却段，与所述扩压段连接，所述喷水冷却段安装有二级中心喷水环和三级中心喷水环，其中，

所述二级中心喷水环安装在靠近所述扩压段的一侧，所述二级中心喷水环上设置小口径离心喷嘴，用于小状态时高温燃气的降温；

所述三级中心喷水环安装在远离所述扩压段的一侧，所述三级中心喷水环上设置大口径离心喷嘴，用于大状态时高温燃气的降温；

水冷套结构，作为高温排气中心喷水冷却装置的外壁，用于外壁持续降温。

可选地，所述高温排气收集收敛段包括曲线段和直线段。

可选地，所述直射喷嘴设置在所述高温排气收集收敛段的曲线段内壁面上，所述曲线段的内壁面采用维托辛斯基公式制造的型线，保证进口截面产生的横向压力梯度和径向分速度逐渐减小。

可选地，所述扩压段与所述高温排气收集收敛段的直线段以及所述喷水冷却段法兰连接。

可选地，所述扩压段的扩压角为10°～20°。

可选地，所述二级中心喷水环和所述三级中心喷水环上均设置三个喷水环，且按等环面分布。

本实用新型的有益效果：本实用新型的高温排气中心喷水冷却装置，采用三级喷水结构，直射喷嘴与离心喷嘴相结合，可调控喷水量，可迅速将高温燃气由1900℃降到100℃左右；采用优化结构设计，流阻损失小；装置外壁采用水冷套结构，避免高温对材料损坏，可靠性高，材料成本低。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施例，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。

图1是本实用新型高温排气中心喷水冷却装置总体示意图；