[发明专利]用于旋转爆震燃烧的系统

说明书

本发明涉及用于旋转爆震燃烧的系统。本文中提供了用于旋转爆震燃烧的系统。该系统包括：内壁和外壁，其各自围绕中心线轴线延伸，其中爆震室限定在内壁和外壁之间；以及迭代结构，其定位在内壁或外壁中的一者或两者处。迭代结构包括对应于第一压力波衰减的第一阈结构和对应于第二压力波衰减的第二阈结构。迭代结构提供在爆震室中沿着第一周向方向的压力波加强，或者提供沿着与第一周向方向相反的第二周向方向的压力波减弱。第一周向方向对应于爆震室中的压力波传播的期望方向。

技术领域

本主题大体上涉及一种用于诸如推进系统的热力发动机中的连续爆震的系统。

背景技术

诸如燃气涡轮发动机的许多推进系统基于布雷顿循环，在布雷顿循环中，空气被绝热压缩，热在恒定的压力下增加，所得到的热气体在涡轮中膨胀，并且热在恒定的压力下排出。超过驱动压缩系统所需能量的能量然后可用于推进或其它工作。这样的推进系统通常依靠爆燃燃烧来焚烧燃料/空气混合物，并产生在燃烧室内以相对慢的速率和恒定的压力行进的燃烧气体产物。虽然基于布雷顿循环的发动机已通过构件效率的稳定改善以及压力比和峰值温度的增加而达到高水平的热力学效率，但是进一步的改善仍然是受欢迎的。

因此，已通过修改发动机架构使得燃烧作为呈连续模式的爆震发生来寻求发动机效率的改善。高能点火使燃料/空气混合物爆震，该混合物转变成爆震波(即紧密联接到反应区的快速移动激波)。相对于反应物的声速，爆震波在大于声速的马赫数范围内行进。燃烧产物以相对于爆震波的声速和显著升高的压力跟随爆震波。这样的燃烧产物然后可通过喷嘴离开，以产生推力或使涡轮旋转。

然而，连续爆震系统面临大体上维持爆震或跨越多种操作条件维持爆震的挑战。在不维持燃料/空气混合物的爆震的情况下，爆震燃烧系统可能不能充分地操作以用于热力发动机中。照此，需要用于在爆震燃烧系统处维持燃料/空气混合物的爆震的方法和系统。

发明内容

本发明的方面和优点将在以下描述中得到部分阐述，或可根据描述而为显然的，或可通过实践本发明而了解。

本文中提供了用于旋转爆震燃烧的系统。该系统包括：内壁和外壁，其各自围绕中心线轴线延伸，其中爆震室限定在内壁和外壁之间；以及迭代结构，其定位在内壁或外壁中的一者或两者处。迭代结构包括对应于第一压力波衰减的第一阈结构和对应于第二压力波衰减的第二阈结构。迭代结构提供在爆震室中沿着第一周向方向的压力波加强，或者提供沿着与第一周向方向相反的第二周向方向的压力波减弱。第一周向方向对应于爆震室中的压力波传播的期望方向。

技术方案1. 一种用于旋转爆震燃烧的系统，所述系统包括：

内壁和外壁，其各自围绕中心线轴线延伸，其中，爆震室限定在所述内壁和所述外壁之间；

迭代结构，其定位在所述内壁或所述外壁中的一者或两者处，其中，所述迭代结构包括对应于第一压力波衰减的第一阈结构和对应于第二压力波衰减的第二阈结构，其中，所述迭代结构提供在所述爆震室中沿着第一周向方向的压力波加强或提供沿着与所述第一周向方向相反的第二周向方向的压力波减弱，并且其中，所述第一周向方向对应于所述爆震室中的压力波传播的期望方向。

技术方案2. 根据任意前述技术方案所述的系统，其特征在于，所述迭代结构包括弓形部分，其中，所述弓形部分包括所述第一阈结构和所述第二阈结构。

技术方案3. 根据任意前述技术方案所述的系统，其特征在于，所述迭代结构包括从所述内壁或所述外壁中的一个或多个沿着径向方向延伸的波形。

技术方案4. 根据任意前述技术方案所述的系统，其特征在于，包括波形的所述迭代结构进一步包括第一壁和第二壁，所述第一壁和所述第二壁一起限定在所述爆震室中沿着周向延伸的斜坡结构，所述斜坡结构从所述内壁或所述外壁中的一个或多个径向地延伸。

技术方案5. 根据任意前述技术方案所述的系统，其特征在于，所述波形包括三角波、方波、锯齿波、正弦波或它们的组合中的一种或多种。