[发明专利]一种带旋流器的驻涡燃烧室

说明书

本发明提供了一种带旋流器的驻涡燃烧室。通过在驻涡燃烧室凹腔后壁面处布置与燃烧室相匹配的旋流器，由于旋流器两级叶片均具有一定的角度，使得驻涡区油气经过旋流器后，流动状态发生改变，形成旋流，从而在凹腔内形成强度较好的回流区，减弱主流空气对凹腔流动的影响，为主燃区提供稳定的高温热源。同时，由于旋流器的两级叶片旋向相反，从两级喷射出的气流之间存在较大的剪切力，可大大提高驻涡区燃油的雾化程度和油气掺混程度，提高燃烧效率。

技术领域

本发明属于驻涡燃烧室领域，具体涉及一种带旋流器的驻涡燃烧室。

背景技术

驻涡燃烧室是从20世纪90年代中期开始发展起来的一种新型燃烧组织方式。驻涡燃烧室采用了分级分区燃烧的概念，预燃级由凹腔组成，凹腔内供入空气形成旋涡，同时供入燃油，由于预燃级的旋涡在凹腔里驻定，因此称为驻涡燃烧室。试验表明：与传统的燃烧室相比，驻涡燃烧室在点火、贫油熄火、空中再点火和燃烧效率等方面表现出了优越的性能。

由于驻涡燃烧室主要利用凹腔形成的旋涡产生回流区来稳定火焰燃烧，因此旋涡的稳定性对整个燃烧室的性能有着关键的作用。而常规的驻涡燃烧室一般采用控制通过凹腔前后壁面的射流形成旋涡，这使得旋涡的稳定性不够，因此形成的回流区强度较弱，容易受到主流空气的影响，且凹腔内油气混合程度也有待提高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提出一种带旋流器的驻涡燃烧室设计方案，该方案不同于常规驻涡燃烧室通过在凹腔前后壁面处同时引入射流形成旋涡的方法，而是在凹腔后壁面处布置与燃烧室相匹配的旋流器，利用旋流器使得气流在凹腔内形成回流区，回流强度较好，减弱主流空气对凹腔流动的影响，建立稳定的高温热源，稳定火焰，并且提高了燃油的雾化以及油气掺混程度，促进更加好地燃烧。

技术方案

本发明的目的在于提供一种带旋流器的驻涡燃烧室。

本发明技术方案如下：

一种带旋流器的驻涡燃烧室，包括燃烧室、凹腔和旋流器，所述凹腔和旋流器均关于燃烧室轴线对称分布两个，旋流器位于对应凹腔后壁面处，旋流器出口与凹腔后壁面平齐，旋流器轴线与凹腔轴线重合，驻涡区油气通过旋流器进入凹腔内。

所述凹腔前壁面距燃烧室进口长度与燃烧室整体长度之比为0.15～0.2，所述凹腔前、后壁面间距与燃烧室进口直径之比为1～1.2。

所述旋流器结构为双级轴向旋流器，包括旋流器中心圆柱钝体、一级旋流器叶片、旋流器圆台套筒、二级旋流器叶片和旋流器外围圆柱套筒。

所述一级旋流器叶片数量为8～14，叶片长度与燃烧室进口直径之比为0.05～0.15，叶片厚度为5～20mm，叶片角度为30°～60°，取顺时针方向，具体的一级旋流器叶片尺寸应根据实际的燃烧室整体尺寸设计。

所述二级旋流器叶片数量为10～16，叶片长度与燃烧室进口直径之比为0.05～0.15，叶片厚度为5～20mm，叶片角度为30°～45°，取逆时针方向，具体的二级旋流器叶片尺寸应根据实际的燃烧室整体尺寸设计。

本发明具有以下有益效果：

对于常规的驻涡燃烧室而言，通过控制凹腔前后壁面的射流形成旋涡从而作为高温热源的稳定性较差，易受主流空气的影响。本专利在驻涡燃烧室凹腔的后壁面处布置与燃烧室相匹配的旋流器，使得驻涡区油气通过旋流器进入凹腔后，形成更为稳定的回流区，减弱主流空气对凹腔流动的影响，建立稳定的高温热源，稳定火焰，并且提高了燃油的雾化程度以及油气掺混程度，促进更加好地燃烧。

附图说明

图1：一种带旋流器的驻涡燃烧室整体示意图

图2：一种带旋流器的驻涡燃烧室部分剖视图

图3：一种带旋流器的驻涡燃烧室局部示意图