[发明专利]一种半圆柱型射流孔的氢燃料燃烧室头部结构

说明书

本申请提供了一种半圆柱型射流孔的氢燃料燃烧室头部结构，属于航空发动机结构设计技术领域，该氢燃料燃烧室头部结构包括：导流盘，所述导流盘一侧为进气端面、另一侧为出气端面，在所述导流盘的排气端面上设有至少一个环形的掺混槽；所述掺混槽的径向两侧形成氢气导流板；在所述氢气导流板上自进气端面向排气端面设有沿着轴线延伸的非贯穿的注氢通道，在所述注氢通道靠近排气端面的末端设有多个周向分布且径向延伸的氢气射流孔，所述氢气射流孔连通所述掺混槽和注氢通道；在所述导流盘上匹配于所述氢气射流孔的位置设有半圆型的空气射流孔，所述空气射流孔贯穿所述导流盘的两侧而连通进气端面与掺混槽。

技术领域

本申请属于燃气轮机设计技术领域，特别涉及一种半圆柱型射流孔的氢燃料燃烧室头部结构。

背景技术

传统的采用航空煤油的航空发动机燃烧室，因航空煤油分子中含碳量大，燃烧室碳排放量相对较多，无法实现“脱碳”排放。虽然可采用低NOx排放燃烧组织方式，但因航空煤油燃烧速率慢，无法在较短的轴向距离内实现高效率燃烧，因此燃烧室所需冷却气量多，主燃区很难通过贫油设计降低NOx。同时，由于燃烧室轴向尺寸长，延长了燃气驻留时间，迫使NOx的排放量增加，燃烧室重量大。

氢燃料因组份构成优势，当氢气燃烧时，产物为水或水蒸气，可以彻底实现零碳排放。与航空煤油相比，氢气的稳定燃烧范围更宽，可在与空气混合不充分的条件下燃烧，大幅度拓宽了发动机的稳定工作边界。同时，氢气的燃油热值约是航空煤油的3倍，在消耗同等空气量时，所需氢气显著减少。

因此，采用氢燃料取代航空煤油具有广泛前景。为此，需要一种决定燃烧组织方式、燃烧效率和污染物排放的、可以实现氢燃料燃烧的新型构型的燃烧室头部结构。

发明内容

本申请的目的是提供了一种半圆柱型射流孔的氢燃料燃烧室头部结构，以解决或减轻背景技术中的至少一个问题。

本申请的技术方案是：一种半圆柱型射流孔的氢燃料燃烧室头部结构，包括：

导流盘，所述导流盘一侧为进气端面、另一侧为出气端面，在所述导流盘的排气端面上设有至少一个环形的掺混槽；

所述掺混槽的径向两侧形成氢气导流板；

在所述氢气导流板上自进气端面向排气端面设有沿着轴线延伸的非贯穿的注氢通道，在所述注氢通道靠近排气端面的末端设有多个周向分布且径向延伸的氢气射流孔，所述氢气射流孔连通所述掺混槽和注氢通道；

在所述导流盘上匹配于所述氢气射流孔的位置设有空气射流孔，所述空气射流孔为半圆柱型，所述空气射流孔贯穿所述导流盘的两侧而连通进气端面与掺混槽。

进一步的，所述掺混槽为两个或以上。

进一步的，所述氢气导流支板的数量为个，N为掺混槽的数量。

进一步的，所述掺混槽的侧壁面上设置的氢气射流孔的数量相同。

进一步的，所述空气射流孔的直径大于所述氢气射流孔的直径，从而使所述氢气射流孔能够覆盖所述氢气射流孔。

进一步的，所述氢气射流孔指向圆心的半径线与空气射流孔指向圆心的半径线共线。

进一步的，所述空气射流孔的直径边缘与所述掺混槽的壁面轮廓共线。

进一步的，所述氢燃料燃烧室头部结构通过增材制造方式加工为一体结构。