[发明专利]一种带扰流柱的分叉式微型发动机燃烧室蒸发管

说明书

本发明提供了一种带扰流柱的分叉式微型发动机燃烧室蒸发管，该蒸发管结构设计包括：分叉式外形，扰流柱和燃油喷射孔。燃油高速进入蒸发管后遇到扰流柱减速，并在扰流柱后方形成回流区，不仅能增加燃油在蒸发管内的接触面积，还能增加燃油在蒸发管内的停留时间，使换热效果增强，为了解决蒸发管稳定燃烧边界过窄的问题，在扰流柱的上下方布置不同直径的燃油喷射小孔，以使蒸发管蒸发的液滴能在宽广的直径范围内分布，蒸发管末端的分叉式设计能很好增大燃油在蒸发管内的停滞时间和蒸发管向燃烧室喷射燃油的面积，从而使雾化效果以及点火性能都大大提高。

技术领域

本发明属于微型发动机燃烧室领域，具体涉及一种带扰流柱的分叉式微型发动机燃烧室蒸发管。

背景技术

微型发动机自二十世纪八十年代提出概念以来，在军事领域和民用领域都展现出了十分诱人的应用前景，其中微型涡轮发动机是最由前景的动力装置之一，具有体积小、重量轻和输出能量密度高等优点，微型燃烧室的设计使微型发动机设计的重要环节，与常规燃烧室相比，微型燃烧室特征尺度小，气流停驻时间短，散热量大，极易导致燃烧不稳定现象的发生。

为了解决微型燃烧室燃烧难以组织的问题，通常使用蒸发管作为强化燃油雾化效果的装置，因为蒸发管所需的供油压力低，在相同压力、油量下能降低燃油粒径和提高燃油均匀度，进而提高燃烧室出口温度分布等问题，因此如何设计蒸发管结构，使其能在较小的空间内让燃油更好更快的雾化，对提高微型燃烧室性能有很大帮助，具有十分重要的研究意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提出一种带扰流柱的分叉式微型发动机燃烧室蒸发管的新型结构设计方案，本技术采用分叉式结构设计，并在蒸发管内布置多段扰流柱以及多层燃油喷射孔，扰流柱不仅能增加燃油在蒸发管内的停留时间，而且增强了蒸发管的传热，提高了燃油雾化蒸发效果，燃油喷射孔能让一部分粒径较大的燃油提前喷入燃烧室内，从而拓宽燃烧室的稳定燃烧范围，而且该结构简单，在工程上有广泛的应用前景。

技术方案

本发明的目的在于提供一种带扰流柱的分叉式微型发动机燃烧室蒸发管。

本发明技术方案如下：

一种带扰流柱的分叉式微型发动机燃烧室蒸发管，包括：蒸发管分叉式外形，扰流柱和燃油喷射孔。其特征在于：蒸发管由直管段和分叉段组成，对于厘米级的蒸发管，壁厚为1-2mm，直径为10-15mm，总长为5-8cm，其中直管段占蒸发管总长的2/3,分叉段占蒸发管总长的1/3，且直管段与分叉段之间的夹角为140°，分叉段之间的夹角为80°，在直管段中，布有两段扰流柱，扰流柱直径为1-2mm，长度为蒸发管直径的2/3，每段扰流柱有6根，相邻扰流柱间夹角为60°，扰流柱与蒸发管壁面夹角为45°，同时，直管段中布有四层燃油喷射孔，其孔径从上到下沿蒸发管依次增大，第一层孔径大小为0.5mm，周向布置12个，第二层孔径大小为1mm，周向布置10个，第三层孔径大小为1.5mm，周向布置8个，第四层孔径大小为2mm，周向布置6个，每层燃油喷射孔间距相同。而在分叉段中，仅布有一段扰流柱，且分叉段中扰流柱方向与直管段中扰流柱方向相反。

本发明具有以下有益效果：

一种带扰流柱的分叉式微型发动机燃烧室蒸发管与常规蒸发管不同，本发明在蒸发管内设置了多段扰流柱和多层燃油喷射孔，空气进入蒸发管时，与扰流柱相互作用在扰流柱后方形成小的回流区，使得新鲜空气与燃油能在回流区中充分混合，并且由于小回流区的减速作用，使得燃油能在蒸发管内停留更长时间，并且由于扰流柱的插入流场中，使得扰流柱能在流场中与混气进行充分换热，强化燃油雾化效果，而且由于多层燃油喷射孔的存在，不同粒径的燃油液滴能从不同层的喷射孔射出，而且不同粒径燃油液滴所占比例可以通过调节燃油喷射孔的大小调节，从而达到拓宽稳定燃烧边界的效果，分叉段能够增加燃油与蒸发管的接触面积，进一步增强燃油雾化效果。

附图说明

图1：一种带扰流柱的分叉式微型发动机燃烧室蒸发管整体示意图