[发明专利]双级轴向涡流器及使用其的航空发动机燃烧室

说明书

本发明公开了一种双级轴向涡流器及使用其的航空发动机燃烧室，该双级轴向涡流器包括文氏管和围设在文氏管外围的套筒，文氏管的中央具有喷嘴安装孔，文氏管内设置有一级涡流器叶片，文氏管与套筒之间设有二级涡流器叶片，文氏管的出口段沿文氏管周向均匀布设有多个齿状结构，相邻两个齿状结构之间具有贯穿文氏管内外壁面的缺口，缺口用于连通分别位于文氏管内外侧的气流通道，使得两个气流通道的流体经过缺口处相互作用形成流向涡。本发明可加快文氏管内外侧两个气流通道的流体混合效率，强化燃油雾化和油气混合，提高雾化性能；改善点火性能和燃烧室出口温度分布；齿状结构对文氏管外侧气流还起到抑制和阻尼内侧气流漩涡核心进动的作用。

技术领域

本发明涉及涡流器领域，特别地，涉及一种双级轴向涡流器及试用其的航空发动机燃烧室。

背景技术

双级涡流器的功用主要有：一是在火焰筒头部产生高速旋转射流，形成低压回流区来稳定火焰；二是提供燃料燃烧的所需的空气，控制主燃区具有合适的油气比；三是助雾化，促进燃油与空气混合。所以涡流器设计好坏直接影响燃烧室的燃烧效率、点熄火性能、燃烧室出口温度场以及燃烧室的污染排放等性能。

现有的双级轴向涡流器结构中，一级涡流器、二级涡流器均为叶片式涡流器，文氏管为环形结构，出口为平直段，文氏管长度较长。该涡流器与中心喷嘴匹配后，喷嘴喷射出的燃油雾锥先行溅射在文氏管上初步形成液膜，最后在文氏管出口被一、二级涡流器过来的高速旋流进一步剪切雾化，形成破碎的燃油液滴。采用这种雾化方式，会因一、二级涡流器气流混合速率太慢，不利于从一级涡流器出来的燃油和二级涡流器出来的空气相互作用、雾化以及混合；会因文氏管结构所限而抑制燃油液滴在涡流器下游扩散，导致燃油液滴集中分布在涡流器中心轴线附近，使燃烧室的出口温度分布系数过高，也会使燃烧室的点火性能变差。

发明内容

本发明提供了一种双级轴向涡流器及试用其的航空发动机燃烧室，以解决现有双级轴向涡流器文氏管出口平直结构限制涡流器的燃油和空气相互作用、雾化以及混合，影响燃烧室点火性能的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种双级轴向涡流器，包括文氏管和围设在文氏管外围的套筒，文氏管的中央具有喷嘴安装孔，文氏管内设置有一级涡流器叶片，文氏管与套筒之间设有二级涡流器叶片，文氏管的出口段沿文氏管周向均匀布设有多个齿状结构，相邻两个齿状结构之间具有贯穿文氏管内外壁面的缺口，缺口用于连通分别位于文氏管内外侧的气流通道，使得两个气流通道的流体经过缺口处相互作用形成流向涡。

进一步地，文氏管的出口段由多个齿状结构依序连接呈环形。

进一步地，齿状结构呈矩形齿形、三角形齿形、梯形齿形、圆弧齿形中的任一种。

优选地，文氏管的出口段均匀布设有8个齿状结构。

优选地，齿状结构的延伸方向与文氏管中轴线的夹角为0°～±10°。

优选地，齿状结构沿轴向的长度为4mm～6mm。

优选地，套筒的出口部分朝远离文氏管方向外扩；且出口部分的延伸方向与文氏管中轴线的夹角为40°～50°。

优选地，套筒的出口部分沿套筒的周向均匀布设有多个齿状结构。

优选地，文氏管、一级涡流器叶片和喷嘴安装孔构成一级涡流器，文氏管、套筒和二级涡流器叶片构成二级涡流器；一级涡流器叶片与二级涡流器叶片的旋转方向相反。

根据本发明的另一方面，还提供了一种航空发动机燃烧室，其包括火焰筒，火焰筒的头部设置有上述的双级轴向涡流器。

本发明具有以下有益效果：