[发明专利]一种具有抑制主流向凹腔卷吸的驻涡燃烧室头部装置

说明书

本发明公开了一种具有抑制主流向凹腔卷吸的驻涡燃烧室头部装置，装置内的凹腔前壁面、中心钝体、导流板、支板和帽罩为一体成型结构，且凹腔前壁面、导流板和帽罩形成空腔结构，所述导流板上设有使空腔结构与主流通道相连通的进气缝，所述进气缝将空腔结构内的空气以垂直于主流通道的方向射入主流通道。本发明通过对导流板进气缝进行合理的设计和布置，可以有效地抑制由支板引起的部分空气向凹腔的卷吸，进而减少卷吸空气对凹腔内部流场的影响，使得凹腔可以在更高的主流流速下稳定火焰；同时可以减轻头部装置负担，从而降低整个燃烧室的结构重量。

技术领域

本发明属于燃烧室技术领域，具体涉及一种具有抑制主流向凹腔卷吸的驻涡燃烧室头部装置。

背景技术

随着人类对生存环境、健康的关注日益增加，以牺牲环境换取经济增长的发展方式越来越不被人们认可。世界环保组织和各国不断制定新的环保法规，以限制各类污染物的排放，对航空发动机的排放同样提出了越来越严格的要求。因此，控制航空发动机的污染物排放引起了各国人民和政府的极大关注。

航空发动机污染物排放主要来源于燃烧室，燃烧室作为航空发动机的三大核心部件之一，其主要作用是将燃料的化学能转化为燃气的内能。然而，燃烧室将燃料的化学能转化为燃气内能的过程中，不可避免的会产生一些排放污染物，如：NOx、CO、HC以及碳颗粒等。因此，采用何种方法或技术降低燃烧室中NOx、CO、HC以及碳颗粒等有害污染物的生成已经成为了各国科研人员和主要发动机生厂商研究的重点课题。为了降低燃烧室中的污染物排放，科研人员提出了一系列的低排放燃烧技术，如：富油燃烧/快速淬熄/贫油燃烧(RichQuench Lean，RQL)燃烧技术，贫油预混预蒸发LPP(Lean Premix PartiallyPrevaporized)燃烧技术以及贫油直混LDI(Lean Directly Injection)燃烧技术等。

除以上低排放燃烧技术外，近年来驻涡燃烧技术由于不仅可以降低燃烧室的污染物排放，同时还具有结构紧凑、总压损失小等特点，得到了科研人员的广泛关注，并投入大量人力物力开展相关研究。不同于传统旋流燃烧室依靠旋流器产生回流区实现火焰稳定。驻涡燃烧室利用火焰筒壁形成的凹腔，通过合理组织进入凹腔中的空气，可以在凹腔内形成了驻定的旋涡流动结构，从而稳定火焰。为使主流油气混合物充分掺混并快速燃烧，驻涡燃烧室在主流进气通道中设计了支板结构。在支板的作用下，主流的油气可以快速充分的混合并充分燃烧，显著地提升了主流的性能。但是由于支板的加入，使得一部分油气会被吸卷入凹腔，破坏凹腔内的流场结构，使凹腔无法有效地稳定火焰。

为了使支板结构既能增强主流油气之间的掺混，同时不破坏凹腔内的流动结构，需要抑制由于支板引起的空气向凹腔中的卷吸。因此，本发明提出一种具有抑制主流向凹腔卷吸的驻涡燃烧室头部装置。

发明内容

发明目的：本发明目的是提供一种具有抑制主流向凹腔卷吸的驻涡燃烧室头部装置，本发明通过对驻涡燃烧室头部装置进行特殊的结构设计及布置方式，不仅可以达到抑制空气向凹腔卷吸进而保护腔内流场不被卷吸空气破坏的目的，同时还能降低驻涡燃烧室头部结构的重量，解决了现有的驻涡燃烧室由于设计了支板结构，导致凹腔无法有效稳定火焰的问题。

技术方案：本发明一种具有抑制主流向凹腔卷吸的驻涡燃烧室头部装置，包括凹腔前壁面，所述凹腔前壁面的一侧中部设有中心钝体，位于所述中心钝体两侧的凹腔前壁面上依次设有导流板和帽罩，所述导流板与中心钝体之间形成主流通道，且位于导流板与中心钝体之间的凹腔前壁面上设有主流口和支板，所述凹腔前壁面、中心钝体、导流板、支板和帽罩为一体成型结构，且凹腔前壁面、导流板和帽罩形成空腔结构，所述导流板上设有使空腔结构与主流通道相连通的进气缝，所述进气缝将空腔结构内的空气以垂直于主流通道的方向射入主流通道。

进一步的，所述导流板与帽罩之间留有间隙，所述间隙将空气引入由凹腔前壁面、导流板和帽罩形成的空腔结构内。

进一步的，所述进气缝的数量与主流口的数量相同且两者一一对应，进气缝的宽度与相对应的主流口宽度相同。