[发明专利]燃烧室及燃烧室吸声效果的验证方法

说明书

本发明公开了一种燃烧室，其用于航空发动机，所述燃烧室包括环形的燃烧室机匣，所述燃烧室机匣沿空气流动方向依次形成扩压腔和燃烧腔，所述燃烧室机匣的表面覆设耐热材料，所述燃烧室还包括声衬，所述声衬包括：无偏流声衬，所述无偏流声衬至少布置于所述燃烧室机匣位于扩压腔内的机匣表面；有偏流声衬，所述有偏流声衬至少布置于所述燃烧室机匣位于燃烧腔内的机匣表面。通过设置无偏流声衬和有偏流声衬进行组合的方式，将声阻尼和燃烧室流动传热结构耦合设计，利用不同空间位置的声传播特性，形成组合式声阻尼系统，来抑制燃烧室热声不稳定现象。

技术领域

本发明涉及航空发动机领域，尤其涉及一种燃烧室及燃烧室吸声效果的验证方法。

背景技术

环境意识的提高使燃烧过程中污染物排放的减少成为航空发动机研制中的主要挑战之一。为了获得更低的NOx排放，同时不增加尾气一氧化碳和未燃烧烃类的浓度，利用贫油预混燃烧的低排放燃烧形式在燃气轮机及航空发动机中得到了更多的研究和应用。

相较与传统的扩散火焰燃烧室，贫油预混燃烧室的冷却空气和稀释空气孔更少。冷却空气和二次空气在扩散火焰燃烧室在一定程度上扮演了声阻的作用，衰减了燃烧振荡。同时，由于燃烧更多的发生在吹熄极限附近，贫油预混燃烧对于燃料当量比变化也更加敏感，小的当量比波动就会产生大的热释放率变化。和扩散火焰相比，预混火焰对于声场波长来讲也更紧凑，意味着压力和热释放率的耦合更容易发生。综上，贫油预混燃烧在带来低排放的同时也带了更加不稳定的燃烧。当热释放率波动和压力波动形成正反馈的时候，燃烧不稳定就会发生。不稳定燃烧产生的压力波和燃烧室自身的声学特性相作用，通过对流场参数如速度和燃料当量比等参数的影响进一步放大自激振荡。和正常稳定运行不同，燃烧室在发生热声不稳定时将会在离散频率点上产生很大的压力幅值振荡，从而对燃烧室结构和其他部件产生破坏。

为了抑制燃烧不稳定，一种方法是将热声振荡产生的压力波通过一定方式吸收，从而消弱燃烧和压力的耦合作用、及气动抑制作用。这种方式通常又被称为被动控制方法，相比于具有反馈回路的主动控制方法，主要通过几何及声阻尼装置作为固定结构来进行抑制控制。常见的被动控制装置有亥姆霍兹管，四分之一波长管和声衬等，这些装置被部分或组合应用于燃气轮机燃烧不稳定抑制中。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中的航空发动机的燃烧室难以运用被动控制方案来抑制燃烧不稳定的缺陷，提供一种燃烧室及燃烧室吸声效果的验证方法。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种燃烧室，其用于航空发动机，所述燃烧室包括环形的燃烧室机匣，所述燃烧室机匣沿空气流动方向依次形成扩压腔和燃烧腔，所述燃烧室机匣的表面覆设耐热材料，所述燃烧室还包括声衬，所述声衬包括：

无偏流声衬，所述无偏流声衬至少布置于所述燃烧室机匣位于扩压腔内的机匣表面；

有偏流声衬，所述有偏流声衬至少布置于所述燃烧室机匣位于燃烧腔内的机匣表面。

通过在燃烧室的燃烧室机匣表面布置耐热材料，使得燃烧室机匣的耐温性能提高，导致冷却空气大幅减小，从而使得以传热为主要考虑特性的燃烧室机匣表面通过在扩压腔和燃烧腔上设置声学阻尼装置，形成针对不同频率的组合式声学阻尼系统，通过设置无偏流声衬和有偏流声衬进行组合的方式，将声阻尼和燃烧室流动传热结构耦合设计，利用不同空间位置的声传播特性，形成组合式声阻尼系统，来抑制燃烧室热声不稳定现象。相比现有技术中的被动控制方法，本方案对发动机在重量、空间尺寸和传热性能上的影响和限制较小，能够满足航空发动机的设计需求。

不同于传统将多个或单个声阻尼装置独立看待的方法，将声阻尼和燃烧室流动传热结构耦合设计，利用不同空间位置的声传播特性，形成环形燃烧室组合式声阻尼系统。

较佳地，所述燃烧腔包括同心设置的内壁面和外壁面，所述有偏流声衬分别设置在所述内壁面和所述外壁面的表面。