[发明专利]喷注装置、发动机及喷注装置设计方法

说明书

本发明提供的喷注装置、发动机及喷注装置设计方法，喷注装置设置于发动机内壁，包括第一汇流腔、第二汇流腔和节流通道；第一汇流腔还包括用于与液体工质供应系统连接的供应通道；第一汇流腔和第二汇流腔还分别连接有进行喷注的第一喷孔和第二喷孔；第一汇流腔，用于获得液体工质；节流通道，用于连通第一汇流腔和第二汇流腔，并在节流状态下将第一汇流腔内的液体工质输送至第二汇流腔；节流状态表征第二汇流腔的喷注压力与第一汇流腔的喷注压力之间的比值小于预设阈值；喷注压力与喷注深度正相关。本发明在不改变供应系统的情况下设计了节流通道，使两个汇流腔的喷注压力不同，喷注深度也不同，改善了喷注深度单一、掺混效果不好等问题。

技术领域

本发明涉及液体射流雾化技术领域，具体而言，涉及一种喷注装置、发动机及喷注装置设计方法。

背景技术

在维持高速飞行的动力系统中，超燃冲压发动机和旋转爆震发动机是吸气式高超声速飞行的理想动力装置和关键技术。这两种发动机均采用液体燃料进行喷注，在高超声速条件下时，流道内高温气体的流动速度也达到超声速状态，气流在发动机内的停留时间非常短暂，仅为毫秒量级。当采用液体燃料作为工质时，液体射流的雾化、破碎、与主流掺混等过程将直接影响发动机的工作状态和燃烧效率。

目前液体燃料的喷注采用壁面喷注方式实现，但是壁面喷注方式存在喷注深度单一、空间掺混效果不好等问题，特别是在流道尺寸较大时，液体射流无法与主流实现覆盖区域较大的掺混效果，燃烧效率无法提高。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种喷注装置、发动机及喷注装置设计方法，用以解决壁面喷注方式存在的喷注深度单一、空间掺混效果不好等问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

第一方面，本发明提供喷注装置，设置于发动机的内壁，所述喷注装置包括第一汇流腔、第二汇流腔和节流通道；所述第一汇流腔还包括供应通道；所述供应通道用于与液体工质供应系统连接；所述第一汇流腔靠近所述节流通道的一侧连接有第一喷孔；所述第二汇流腔靠近所述节流通道的一侧连接有第二喷孔；所述第一喷孔，用于将所述第一汇流腔内的液体工质进行喷注；所述第二喷孔，用于将所述第二汇流腔内的液体工质进行喷注；所述第一汇流腔，用于获得所述液体工质供应系统提供的液体工质；所述节流通道，用于连通所述第一汇流腔和第二汇流腔，并在节流状态下将所述第一汇流腔内的液体工质输送至所述第二汇流腔内；所述节流状态表征第二汇流腔的喷注压力与第一汇流腔的喷注压力之间的比值小于预设阈值；所述预设阈值为小于1的正数；所述喷注压力与喷注深度正相关。

可选地，所述第一喷孔的横截面积和所述第二喷孔的横截面积相等；所述节流通道的横截面积与所述第二喷孔的横截面积之间的比值小于所述预设阈值时，所述节流通道处于所述节流状态；在所述节流状态下，所述第一喷孔的喷注深度大于所述第二喷孔的喷注深度。

可选地，所述第一喷孔的数量和所述第二喷孔的数量为多个，所述第一喷孔数量与所述第二喷孔数量相同；所述第一喷孔的横截面积为多个所述第一喷孔的横截面积之和，所述第二喷孔的横截面积为多个所述第二喷孔的横截面积之和。

可选地，多个所述第一喷孔与多个所述第二喷孔位于相同截面；多个所述第一喷孔和多个所述第二喷孔交错布置。

可选地，多个所述第一喷孔与多个所述第二喷孔位于不同截面；多个所述第一喷孔与多个所述第二喷孔正对布置或者多个所述第一喷孔与多个所述第二喷孔交错布置。

可选地，所述第一汇流腔靠近所述发动机出气口；所述第二汇流腔靠近所述发动机入气口。

可选地，所述第一喷孔和所述第二喷孔的横截面均为圆形。

可选地，所述第二汇流腔的数量为多个，任意两个所述第二汇流腔之间通过所述节流通道连通。

第二方面，本发明提供一种发动机，在所述发动机的内壁设置有如第一方面所述的喷注装置。