[发明专利]一种带非旋的双旋流多点喷射头部结构

说明书

本发明一种带非旋的双旋流多点喷射头部结构，属于燃气轮机燃烧室领域；包括采用同心圆式布置的四部分，从内向外依次为内侧供油部分、内侧供气部分、外侧供油部分和外侧供气部分；外侧供气部分包括外侧旋流器叶片和燃烧室头部外壁；燃烧室头部外壁同轴设置于冷却雾化空气通道外壁的外围，形成外侧旋流非旋混合腔；外侧旋流器叶片同轴固定于冷却雾化空气通道外壁，入口为外侧旋流空气进口；外侧旋流器叶片的外周面与燃烧室头部外壁连接，形成最外侧非旋流空气通道。外侧供气部分旋流与非旋空气结合，两股气流同时对燃油进行剪切，进一步破碎形成更小的液滴，燃油SMD降低，燃油雾化效果相比无非旋空气而言更好。

技术领域

本发明属于燃气轮机燃烧室领域，具体涉及一种带非旋的双旋流多点喷射头部结构。

背景技术

近年来，随着航空运输业的不断发展，人们对航空发动机有了更高的要求，要求其推重比更高、耗油率更低、污染排放更少。对于军用航空发动机来说，要求其具有更好的机动性，从而在战斗中更具优势，所以军用发动机主要追求高温升；而对于民用发动机而言，由于人们对环境保护的需求日趋增强，国际民航组织(International Civil AviationOrganization,简称ICAO)对航空发动机的污染排放规定越来越严格，对一氧化碳(CO)、未燃碳氢(UHC)、氮氧化物(NOx)和冒烟的生成量要求越来越高，所以民用发动机需要不断降低排放，实现低污染。

常规燃烧室的设计并不能达到目前人们对航空发动机性能的要求，所以需要发展一种新型的燃烧组织。目前，在燃烧技术中主要使用分级燃烧、贫油预混预蒸发(LPP)、贫油直接喷射(LDI)、富油燃烧-猝熄-贫油燃烧(RQL)、变几何燃烧技术和低氧燃烧技术等，针对LPP燃烧组织技术，国外GE公司申请的专利US8607575、US8171735和US6363726等方案主燃级均采用贫油预混预蒸发技术，国内北航和工热所等单位也提出了一些主燃级采用贫油预混的低污染燃烧室方案。在这些方案中分级燃烧技术能够很好的解决燃料与空气的混合问题，该结构可针对解决高温升燃烧室在慢车状态下贫油熄火以及大工况下不可见排气冒烟这一基本矛盾，具有可实现高温升、高热容、高效率、结构紧凑以及污染排放较低等优点，具有非常广泛的应用前景。

中心分级燃烧室主要是通过分级供油、分区燃烧来满足高温升与低污染的要求，西北工业大学燃烧团队在2017年申请的专利CN201710608804.3就基于LDI概念设计了一种低排放燃烧室，值班级采用单级旋流器匹配单油路离心喷嘴实现值班级的扩散燃烧，主燃级采用旋流器和同轴顺流空气雾化喷嘴进行扩散燃烧，该燃烧室的优点是利用扩散燃烧的特点可以有效避免自燃和回火等，但由于主燃级结构导致油气混合不均匀，导致燃烧室中出现局部高温点，也会使火焰筒壁温过高。相比于该燃烧室而言，本发明涉及的带非旋的多点喷射燃烧室，利用直射扩散燃烧技术并在最外侧添加一股非旋气流，有效解决火焰筒壁温较高的问题，并且非旋气流的存在使主燃级油气进行完全均匀混合，使热点指标降低，燃烧效率提高。

发明内容

要解决的技术问题：

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种带非旋的双旋流多点喷射头部结构，运用直射扩散燃烧技术，以航空煤油为燃料。采用旋流与非旋气流相结合，多个喷嘴扩散燃烧的技术，既有利于稳定燃烧，又能有效改变头部旋流强度，从而改变旋流对油膜的剪切作用，改善雾化效果，在一定程度上提高燃烧室性能；另一方面，头部最外侧的非旋空气可以解决火焰筒壁温较高的问题，在中心高温区与火焰筒壁面之间形成气膜，有效降低壁面温度，从而使火焰筒寿命得到提高。

本发明的技术方案是：一种带非旋的双旋流多点喷射头部结构，其特征在于：包括内侧供气部分1、内侧供油部分2、外侧供气部分3和外侧供油部分4，四部分采用同心圆式布置，从内向外依次为内侧供油部分2、内侧供气部分1、外侧供油部分4和外侧供气部分3；

所述内侧供油部分2包括中心离心式喷嘴11；