[发明专利]一种光学通透模型燃烧室贴壁高速气帘清洁冷却装置

说明书

本发明公开了一种光学通透模型燃烧室贴壁高速气帘清洁冷却装置，包括高压供气环腔、增速段和整流段等，高压空气经接气嘴和供气管道进入供气环腔，在供气环腔内形成总压均匀的供气环，增速段用于逐渐增加气帘射流空气速度，进一步在整流段中对气帘射流空气的射流方向进行整流，形成高速贴壁均匀射流，对光学通透模型燃烧室的光学火焰筒壁面上液滴进行清扫并冷却壁面，一方面形成一层气膜减少液滴在旋流空气作用下撞击到火焰筒上几率，另一方面，气帘对撞击到火焰筒壁面上的液滴进行快速清扫，保持光学火焰筒壁面的清洁可视，三，气帘通过对光学火焰筒壁面的冷却，减少光学火焰筒与金属安装面的热应力。

技术领域

本发明属于燃气轮机燃烧室技术领域，涉及一种可视窗清洁装置，尤其涉及一种利用贴壁高速射流气膜对可视窗附着的液滴进行吹扫的气帘清洁和冷却装置。

背景技术

对于使用液体燃料的航空发动机，燃油雾化、蒸发和混合决定着发动机燃烧室的稳定工作边界、燃烧效率和污染物排放等燃烧性能。在航空发动机新型燃烧室的研制过程中，需要借助光学通透模型燃烧室对燃烧室内的喷雾和燃烧过程开展应用基础研究，而液滴在燃烧室内旋流条件下对可视窗的污染限制了先进光学诊断方法在喷雾和燃烧试验中的应用，从而影响了对发动机燃烧室内喷雾燃烧微观过程的认识和燃烧技术的开发。

随着先进发动机燃烧室的发展，军用发动机针对更高推重比的需求向高温升燃烧室方向发展，民用发动机针对环保经济性的需求向低排放燃烧室方向发展。无论高温升燃烧室还是低排放燃烧室都普遍倾向于采用组合式燃油空气喷嘴，这使得发动机燃油喷嘴逐渐由离心喷嘴发展到空气雾化喷嘴，进一步发展到组合式空气雾化喷嘴，燃油喷嘴的作用由燃油雾化逐渐发展为燃油雾化、蒸发和混合，在燃烧室中的作用越来越重要。

新型组合式燃油雾化喷嘴的发展，使得燃油雾化中旋流空气和燃油雾化作用过程更加紧密和强烈，并且进口温度和压力对燃烧室内燃油空间分布、液滴粒径、速度场等都有重要的影响。已有的模型燃烧室内的喷雾燃烧基础研究大多是在开放空间或常温常压受限空间内开展的，而对于新型组合式燃烧雾化喷嘴在开放空间或常温常压受限空间模型燃烧室内的气动雾化特性与发动机燃烧室内的气动雾化特性差别较大，导致模型燃烧室内的气动雾化场特性失真，需要在高温高压受限空间光学通透模型燃烧室内开展相应的研究。高温高压受限空间光学通透模型燃烧室试验件的可视窗受燃料液滴的污染导致难以得到气动雾化场清晰的图像，同时，光学可视窗石英玻璃的膨胀系数不同于金属安装边，导致可视窗受热应力而破碎，难以同时保证光学可视窗的密封和寿命，制约了对新型燃烧室内气动、雾化和燃烧组织过程中的机理认识。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为克服上述喷雾燃烧光学诊断试验过程中可视窗的污染问题，本发明旨在提供一种光学通透模型燃烧室贴壁高速气帘清洁冷却装置，利用贴壁高速射流气膜对可视窗附着的液滴进行吹扫，采用环形气腔保证供气总压的周向均匀性，保证气帘速度的周向均匀性，采用增速段提高气帘射流速度，采用整流段对气帘射流空气的射流方向进行整流，形成高速贴壁均匀射流，对光学通透模型燃烧室的光学火焰筒壁面上的液滴进行清扫并冷却壁面，一方面形成一层气膜减少液滴在旋流空气作用下撞击到火焰筒上几率，另一方面气帘对撞击到火焰筒壁面上的液滴进行快速清扫，保持光学火焰筒壁面的清洁可视，三是气帘通过对光学火焰筒壁面的冷却，减少光学火焰筒与金属安装面的热应力。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案：

一种光学通透模型燃烧室贴壁高速气帘清洁冷却装置，所述光学通透模型燃烧室，至少包括一火焰筒和一燃烧室头部端板，其特征在于，

所述燃烧室头部端板与火焰筒之间固定设置一沿轴向延伸的环形火焰筒可视窗，所述火焰筒与火焰筒可视窗形成光学通透火焰筒结构，

所述燃烧室头部端板的外侧设有一高压供气环腔，所述高压供气环腔与外部一高温高压气源连通，