[发明专利]一种用于超微涡喷发动机全环燃烧室的多微旋流器头部

摘要

本发明公开了一种用于超微涡喷发动机全环燃烧室的多微旋流器头部，多微旋流器头部与内机匣和火焰筒相连，沿气体流向置于火焰筒头部。微旋流器沿周向均匀分布，个数可随燃烧室火焰筒尺寸进行调整。微旋流器由出口、起旋腔、切向进气孔三部分组成。调整三者尺寸的大小可以对燃烧室设计的压降要求进行匹配。燃烧室头部的燃料‑空气混合物经由微旋流器切向孔进入起旋腔内旋转产生切向动量，并通过旋流器出口沿轴向进入火焰筒。其生成的强旋流流场在火焰筒主燃区轴向产生低速回流区，加强了未燃气体与已燃气体之间的掺混，减少了火焰向燃烧室壁面的热量损失。更协助火焰稳定在旋流器出口，拓宽了燃烧室稳定工作的当量比‑流量范围，提高了燃烧效率。

主权项

1.一种用于超微涡喷发动机全环燃烧室的多微旋流器头部，其特征在于：适用于使用气体燃料的超微涡喷发动机全环燃烧室，由头部基座(1)、微旋流器(2)、旋流器基座(3)三部分构成，头部基座(1)内孔与燃烧室内机匣(13)连接，外径处与火焰筒(10)相连，微旋流器(2 )沿周向均匀排布于火焰筒环腔(14)对称轴圆带之上，旋流器个数参照火焰筒环腔(14)高度与内机匣(13)尺寸进行选取以保证燃烧室联焰特性，旋流器由旋流器出口(4)、起旋腔(6)、切向偏心进气孔(5)组成，起旋腔(6)下方与旋流器基座(3)相连，空气经由燃烧室进口(7)进入到燃烧室环腔(14)之内，部分空气经由掺混孔(15)进入火焰筒(10)以调整燃烧室出口(16)的燃气温度分布，剩余空气与通过燃料孔(9)进入燃烧室环腔(14)的气体燃料混合，经由多微旋流器头部(11)进入火焰筒(10)内，燃料‑空气混合物通过切向偏心孔(5)进入旋流器起旋腔(6)中，在离心力的作用下高速旋转，产生切向动量，通过微旋流器出口(4)进入到火焰筒(10)后被点燃，由于旋流的作用，燃料‑空气混合物产生了一个强旋流流场，燃料‑空气混合物在火焰筒(10)轴向产生低速回流区，协助火焰驻停在旋流器出口(4)，增强了火焰稳定性，使得燃烧室可以工作在更宽的当量比‑参考速度范围之内，燃烧室可以稳定工作的流量上限得到了极大的拓宽，同时由于回流区的存在加强了已燃气体与未燃气体之间的掺混和热量交换，未燃气体得到了预热，提高了燃烧的效率，由于旋流流场的作用，冷的未燃气体在火焰筒(10)壁面附近处产生了一层气膜，减少了火焰向火焰筒(10)壁面的热损失，燃烧室整体热损失减小，火焰筒(10)壁面温度降低，寿命与性能得到提高，则多微旋流器头部(11)的引入极大拓宽了超微涡喷发动机燃烧室的工作范围，提高了燃烧效率，减少了热损失，延长了火焰筒(10)寿命，在保证了结构紧凑性的同时普适性良好，可应用于多种超微涡喷发动机全环燃烧室；所述的多微旋流器头部(11)间距与火焰筒头部高度比值在0.5～3.0之间；所述的多微旋流器头部(11)各个微旋流器(2)及基座(3)之间彼此不能发生干涉，且彼此之间应保证一定间隙以保证进气；所述的多微旋流器头部(11)，各旋流器(2)及基座(3)应保持相同，每个微旋流器出口(4)直径，切向偏心孔(5)直径和起旋腔(6)直径三者之间应遵循一定的关系以保持进入火焰筒(10)后旋流流场足够的强度；所述的多微旋流器头部(11)，旋流器基座(3)在焊接之后不能阻挡微旋流器切向偏心孔(5)的进气；所述的多微旋流器头部(11)空气量占总气量的10％～80％；所述的多微旋流器头部(11)混合气当量比在0.3～2.0之间。