[发明专利]环形燃烧室及分级燃油喷嘴和抑制振荡燃烧的方法

说明书

环形燃烧室分级燃油喷嘴，包括预燃级和主燃级，主燃级包括多个主燃级燃油喷杆，多个主燃级燃油喷杆的轴向长度具有多个规格，使得不同规格的主燃级燃油喷杆中的燃油从喷射位置到达火焰峰面的飞行时间不一致，从而达到消除和抑制振荡燃烧的效果。还提供一种环形燃烧室和一种抑制环形燃烧室振荡燃烧的方法。

技术领域

本发明涉及分级燃油喷嘴。

背景技术

为了降低发动机污染排放，尤其是NOx排放，大多数低排放燃烧室采用贫预混燃烧组织方式，其典型特征是采用分级燃烧方式。燃油分级喷嘴是将进入燃烧室内的燃油分为两级或多级的燃油喷嘴，分别与从分级喷嘴的主燃级和预燃级旋流通道内进入的空气混合后形成主燃级和预燃级燃料空气混合物，并在分级喷嘴下游不同区域分区燃烧，以降低航空发动机或燃气轮机污染排放。

一般情况下，燃油分级喷嘴一般分为主燃级(也称为预混喷嘴，Premix)和预燃级(也称为值班喷嘴,Pilot)两部分，主燃级采用预混燃烧方式，预燃级采用扩散燃烧方式，可以有效降低火焰燃烧温度，从而降低燃烧室NOx排放。但是，预混燃烧容易造成燃烧振荡，燃烧振荡是发生在航空发动机及燃气轮机燃烧室中的一种燃烧释热脉动和压力脉动相互耦合的振荡过程，振荡加剧时会导致发动机硬件损坏、推力不稳定、甚至爆炸等现象。

为抑制燃烧振荡的问题，中国专利CN203671658公开了一种燃烧室，通过设置至少两组不同尺寸的头部结构，可以抑制燃烧室内的燃烧不稳定性。然而，进一步试验发现，在燃烧室多种燃烧环境下，上述带有两组不同尺寸头部结构的燃烧室不能在多种燃烧环境下均能有效抑制燃烧；此外，针对不同尺寸的头部结构的设计，在实际制造中较为耗时，效率不高。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种环形燃烧室分级燃油喷嘴，能够有效避免环形燃烧室在多种工况下出现燃烧振荡，且设计简单，易于制造。

上述环形燃烧室分级燃油喷嘴包括预燃级和主燃级，所述主燃级包括多个主燃级燃油喷杆，所述多个主燃级燃油喷杆的轴向长度具有多个规格。

在一个或多个实施方式中，具有不同轴向长度规格的所述主燃级燃油喷杆周向相邻布置。

在一个或多个实施方式中，所述主燃级燃油喷杆按照轴向长度的增加或减少依次周向相邻排布。

在一个或多个实施方式中，不同轴向长度规格的所述主燃级燃油喷杆随机周向排布。

在一个或多个实施方式中，具有相同轴向长度规格的所述主燃级燃油喷杆周向相邻分布形成组，多个所述组沿周向分布。

在一个或多个实施方式中，所述主燃级燃油喷杆的数量为所述轴向长度规格种类数目的整数倍。

在一个或多个实施方式中，不同轴向长度规格的所述主燃级燃油喷杆沿周向不均匀分布。

本发明的另一个目的是提供一种环形燃烧室，所述环形燃烧室使用上述环形燃烧室分级燃油喷嘴。

本发明的再一个目的是提供一种抑制环形燃烧室振荡燃烧的方法，采用不同规格轴向长度的主燃级燃油喷杆，使得不同燃料喷射位置到达火焰锋面的飞行时间不均匀分布，从而避免燃烧振荡的发生。

上述环形燃烧室分级燃油喷嘴通过在周向上设置不同轴向长度规格的主燃级燃油喷杆，在制造上容易实现，同时使得一部分主燃级燃油喷杆向燃烧室下游轴向延伸的距离较长，一部分主燃级燃油喷杆向下燃烧室游轴向延伸的距离较短，因此各个主燃级燃油喷杆尾端的主燃级燃油喷点距离主燃级通道出口的距离不同，进而不同规格的喷杆中的燃油从喷射位置到达火焰峰面的飞行时间不均匀分布，使发动机任意运行工况下大部分燃料喷点的飞行时间都不在振荡频率的1/4相位差范围内，从而有效消除和抑制振荡燃烧。

附图说明

本发明的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：