[发明专利]一种微型发动机燃烧室单环型蒸发管结构设计

说明书

本发明提供了一种微型发动机燃烧室单环形蒸发管结构设计方案，可以有效增强换热，增加混气停留时间，提高燃油雾化蒸发效果。在蒸发管内外两侧合理设计并布置径向的V形槽火焰稳定器。在环形蒸发管内得到预蒸发的燃油混气，流入V形槽火焰稳定器内，在V型槽火焰稳定器内进一步进行蒸发，并从V形槽火焰稳定器两侧的燃油孔进入燃烧室进行燃烧。由于蒸发管置于燃烧室主燃区内，换热效果明显，燃油能够进行充分的蒸发。由于径向V形槽火焰稳定器沿中心轴向呈圆周分布，燃油混气分布均匀，避免了燃烧的不均匀性，改善了燃烧室出口温度分布。此外，燃气在径向V形槽火焰稳定器后方形成回流区，燃气的停留时间变长，对于稳定火焰和提高燃烧效率有着明显的改善效果。

技术领域

本发明属于微型发动机燃烧室领域，具体涉及一种微型发动机燃烧室单环型蒸发管结构设计能有效改善燃烧室内燃油雾化蒸发效果，提高微型燃烧室内的燃烧效率。

背景技术

上世纪60年代，美国研制出了战斧式巡航导弹的先驱机型——微型涡喷发动机WR2-1，美国对MTE(Micro Turbine Engine，简称MTE)的研究是最早的，并取得了一定的成果，经过近几十年的发展，美国的微型发动机在技术上处于领先地位，微型燃烧室已应用于微型发动机产品中。微型发动机由于其具有体积小、重量轻、输出能量大、密度高等优点，也成为最有前途的动力装置之一。近些年，国内也开展了微型燃烧室的相关研究工作，但对于微型燃烧室的流动特征和性能的研究较少，对于微型发动机(推力小于50daN)的燃烧室，主要有两种：直流环形燃烧室和回流环形燃烧室，根据目前国内外动向和对直流与回流环形燃烧室对比分析，高性能微型发动机多采用直流环形燃烧，由于成本和空间限制，在燃油雾化、蒸发方面，基本采用结构简单的蒸发管式供油，采用此种方式供油方式可以在较短的燃烧停留时间条件下获得较高的燃烧性能。

蒸发管式的环形燃烧室具有雾化优良、燃烧效率高、供油压力低、成本低以及重量轻等多方面优点。在此种燃烧室中，蒸发管的结构设计对燃烧室内雾化、燃烧效率起关键性作用。而对于蒸发管结构方面的设计较少，设计类型主要有“L”型和直筒型。因此，有必要对蒸发管结构进行创新性的设计。提高燃油蒸发效果，增加燃气的滞留时间，是提高微型燃烧室燃烧性能的一个主要方面。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提出一种微型燃烧室单环型蒸发管结构设计方案，对燃烧室内燃油雾化和蒸发有较好的改善和提高效果。此外，蒸发管内外两侧布置的径向V型槽火焰稳定器，对燃油的分布均匀性，燃烧稳定性的提高均有明显的益处。与现有技术相比，本发明的优点是相对于其他微型燃烧室蒸发管，本结构能能布置于燃烧室的主燃区，从而能够增加蒸发管换热效果。由于V型槽沿轴向呈圆周分布，燃油混合气从其两侧壁面的燃油孔流入燃烧室参与燃烧，并且在V型槽后方形成回流区，提高了燃烧的稳定性和燃烧效率。

技术方案

本发明的目的在于提供一种微型发动机燃烧室单环型蒸发管结构设计方案。

本发明技术方案如下：

一种微型发动机燃烧室单环型蒸发管结构，包括蒸发管结构、径向V型槽火焰稳定器的布置以及燃油孔的设计。

所述一种微型发动机燃烧室单环型蒸发管结构，蒸发管结构设计，采用环型特征结构，燃油混气从外侧火焰筒进入蒸发管，其进气管采用直管形式，数量为4～8。

所述一种微型发动机燃烧室单环型蒸发管结构，径向V型槽火焰稳定器分别布置在蒸发管内外侧，采用中空形式与蒸发管互通，与内外火焰筒壁面相接，并沿轴向呈圆周分布，数量为12～24。

所述一种微型发动机燃烧室单环型蒸发管结构，燃油孔布置在V型槽火焰稳定器两侧，所开孔的直径的大小范围为1～2mm，所开圆孔排数为2～6排，其排间距的可选变化范围为最小孔径大小的1～10倍。

本发明具有以下有益效果：