一种带导流板和开口钝体的驻涡燃烧室的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于燃烧室技术领域，特别是涉及一种带导流板和开口钝体的驻涡燃烧室。
【背景技术】
[0002]目前对于发动机、发电机组以及燃气轮机等设备的燃烧室的研究和实践，燃烧室主要依靠旋流器或钝体来稳定火焰。驻涡燃烧室自概念提出以来受到广泛关注，具有结构简单、紧凑、成本低、稳定工作范围宽以及污染排放少等优点。常规的驻涡燃烧室依靠本身的凹腔结构建立稳定燃烧的回流区，研究表明驻涡燃烧室凹腔内双涡结构相对于单涡结构，燃料与空气能够更好的混合，燃气混合气在凹腔内停留时间更长，利于燃烧稳定。而传统的驻涡燃烧室凹腔内在形成稳定的双涡结构方面有困难，并且单独靠燃料在凹腔内的燃烧，不能使燃料充分燃烧。
【发明内容】
[0003]本实用新型为了克服现有技术存在的缺陷，本实用新型的目的是提供一种能够在尽量降低总压损失和提高燃烧效率的基础上，在驻涡燃烧室凹腔内形成稳定主涡和副涡结构，并且在开口钝体后方形成稳定的对称双涡结构供燃料进行二次燃烧的驻涡燃烧室。
[0004]本实用新型所采用的技术解决方案是一种带导流板和开口钝体的驻涡燃烧室，包括燃烧室和凹腔，还包括导流片、开口钝体、前壁面、后壁面、燃烧室进口和开口钝体前缘，所述的导流片位于驻涡燃烧室凹腔前壁面一侧，开口钝体位于燃烧室主流轴线处凹腔同心圆周中心位置，所述的开口钝体前部设置为开口钝体前缘。
[0005]所述的凹腔设置有长度相同的前壁面和后壁面，所述的凹腔的前壁面距离燃烧室进口长度与燃烧室进口的直径相同。
[0006]所述的导流片的导流片前部到燃烧室侧壁距离与燃烧室进口直径之比为0.1?0.3 ο
[0007]所述的导流片的导流片后部到凹腔的前壁面的距离与凹腔宽度之比为0.05?0.15。
[0008]所述的导流片的导流片后部探入凹腔内的长度与凹腔的前壁面深度之比为0.5?0.7 ο
[0009]所述的开口钝体的总宽度与燃烧室进口直径之比为0.2-0.3。
[0010]所述的开口钝体的长度与凹腔宽度之比为0.10
[0011]所述的开口钝体前缘到凹腔的前壁面距离与凹腔宽度之比为0.7。
[0012]所述的开口钝体的开口角度范围在30° ~50°。
[0013]所述的开口钝体的开口小于2mm。
[0014]与现有技术相比，本实用新型所具有的有益效果为:本专利在尽量降低总压损失和提高燃烧效率的基础上，在燃烧室中设置导流片和开口钝体，导流片的存在能够使凹腔中形成稳定的双涡结构，且钝体后方能形成对称的两个涡使燃料进行二次燃烧。本专利可被广泛应用于发动机、燃气轮机及电厂组件点火燃烧，特别在高速来流情况下，能够做到在尽量减小总压损失和提高燃烧效率的基础上能够形成利于燃烧的稳定的流场涡结构，稳定燃烧效果明显。
【附图说明】
[0015]图1为本实用新型的结构示意图；
[0016]图2为本实用新型的工作状态图。
[0017]图中:1、燃烧室，2、凹腔，3、导流片，4、开口钝体，
[0018]5、前壁面，6、后壁面，7、燃烧室进口，8、导流片前部，
[0019]9、导流片后部，10、开口钝体前缘。
【具体实施方式】
[0020]如图1所示，一种带导流板和开口钝体的驻涡燃烧室，包括燃烧室和凹腔，还包括导流片、开口钝体、前壁面、后壁面、燃烧室进口和开口钝体前缘，所述的导流片位于驻涡燃烧室凹腔前壁面一侧，开口钝体位于燃烧室主流轴线处凹腔同心圆周中心位置。设定燃烧室进口直径为D，凹腔前壁面尺寸为Hf，后壁面尺寸为Ha ;导流片前部到燃烧室侧壁距离为a，导流片后部到凹腔的前壁面的距离为b，凹腔宽度为L ;导流片后部探入凹腔内的长度为c，导流片的厚度一般在1mm。开口钝体的总宽度为d，总长度为e，开口尺寸为f，与凹腔前壁面间距为g，后方开口角度为Θ ;
[0021]所述的凹腔设置有长度相同的前壁面和后壁面，凹腔的高宽比为I左右，可以根据实际情况做相应调整。所述的凹腔的前壁面距离燃烧室进口长度与燃烧室进口的直径相同。
[0022]所述的导流片的导流片前部到燃烧室侧壁距离与燃烧室进口直径之比a/D=0.1~0.3。所述的导流片的导流片后部到凹腔的前壁面的距离与凹腔宽度之比b/L=0.05-0.15。所述的导流片的导流片后部探入凹腔内的长度与凹腔的前壁面深度之比c/Hf=0.5-0.7ο所述的开口钝体的总宽度与燃烧室进口直径之比d/D=0.2-0.3。距离a增大可增大燃烧效率，当a/D=0.3时燃烧效率可达99.99%，a/D控制在0.1-0.3范围内，燃烧效率均可达97%以上，b和c对燃烧效率的影响较小；适当减小a有利于稳定凹腔内驻涡涡心的位置，利于燃烧；适当减小b可以减小流场内总压损失；减小c可减小总压损失，但是效果不明显。
[0023]所述的开口钝体的长度与凹腔宽度之比e/L=0.1。所述的开口钝体前缘到凹腔的前壁面距离与凹腔宽度之比g/L=0.7。适当减小开口钝体4的尺寸d和e，即使开口钝体变小，对流场的阻塞作用减小，从而减小总压损失。增大开口钝体4距离凹腔前壁面的距离g同样可以减小总压损失。钝体后涡的宽度受钝体宽度的影响，钝体宽度d不宜过小，适当增大d可以使钝体后方的回流区范围增大提高燃烧效率。
[0024]所述的开口钝体的开口角度Θ范围在30° ~50°。若Θ小于20°，钝体后两涡相互排挤，形成类似卡门涡街的涡结构，导致回流区震荡；若Θ大于60°，钝体后方回流区急剧增大，导致总压损失增大，燃烧室整体尺寸也会增大，不利于发动机减重。
[0025]所述的开口钝体的开口 f尺寸越小越好，控制在小于2mm，能够使钝体后方对称涡形形态稳定，总压损失减小。另外可将钝体迎风面做成流线型以减少流动损失。
[0026]所述结构尺寸可综合考虑发动机尺寸及减重等方面的影响做调整。
[0027]工作状态的流场示意图如图2所示，导流片将部分主流引入凹腔，使凹腔内形成稳定的双涡结构。主流由导流片分流进入凹腔的气体形成主涡，涡心靠近凹腔后壁面，主流与主涡之间形成副涡，涡心靠近前壁面，流体的流动方向为由主流流向凹腔，增加了主流与燃料的掺混程度。在燃烧室主流轴线靠近凹腔位置设置一个开口钝体，一方面可以在加强主流与凹腔内流体的混合，另一方面有部分主流通过钝体中间的缝隙流过，在开口钝体后部形成稳定的对称双涡结构供燃料进行二次燃烧。
[0028]以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
【主权项】
1.一种带导流板和开口钝体的驻涡燃烧室，包括燃烧室和凹腔，其特征是:还包括导流片、开口钝体、前壁面、后壁面、燃烧室进口和开口钝体前缘，所述的导流片位于驻涡燃烧室凹腔前壁面一侧，开口钝体位于燃烧室主流轴线处凹腔同心圆周中心位置，所述的开口钝体前部设置为开口钝体前缘。2.根据权利要求1所述的带导流板和开口钝体的驻涡燃烧室，其特征是:所述的凹腔设置有长度相同的前壁面和后壁面，所述的凹腔的前壁面距离燃烧室进口长度与燃烧室进口的直径相同。3.根据权利要求1所述的带导流板和开口钝体的驻涡燃烧室，其特征是:所述的导流片的导流片前部到燃烧室侧壁距离与燃烧室进口直径之比为0.1-0.3。4.根据权利要求1所述的带导流板和开口钝体的驻涡燃烧室，其特征是:所述的导流片的导流片后部到凹腔的前壁面的距离与凹腔宽度之比为0.05-0.15。5.根据权利要求1所述的带导流板和开口钝体的驻涡燃烧室，其特征是:所述的导流片的导流片后部探入凹腔内的长度与凹腔的前壁面深度之比为0.5-0.7。6.根据权利要求1所述的带导流板和开口钝体的驻涡燃烧室，其特征是:所述的开口钝体的总宽度与燃烧室进口直径之比为0.2-0.3。7.根据权利要求1所述的带导流板和开口钝体的驻涡燃烧室，其特征是:所述的开口钝体的长度与凹腔宽度之比为0.1o8.根据权利要求1所述的带导流板和开口钝体的驻涡燃烧室，其特征是:所述的开口钝体前缘到凹腔的前壁面距离与凹腔宽度之比为0.7。9.根据权利要求1所述的带导流板和开口钝体的驻涡燃烧室，其特征是:所述的开口钝体的开口角度范围在30° ~50°。10.根据权利要求1所述的带导流板和开口钝体的驻涡燃烧室，其特征是:所述的开口钝体的开口小于2mm。
【专利摘要】本实用新型所采用的技术解决方案是一种带导流板和开口钝体的驻涡燃烧室，包括燃烧室和凹腔，还包括导流片、开口钝体、前壁面、后壁面、燃烧室进口和开口钝体前缘，所述的导流片位于驻涡燃烧室凹腔前壁面一侧，开口钝体位于燃烧室主流轴线处凹腔同心圆周中心位置附近。本实用新型的目的是提供一种能够在尽量降低总压损失和提高燃烧效率的基础上，在驻涡燃烧室凹腔内形成稳定主涡和副涡结构，并且在开口钝体后方形成稳定的对称双涡结构供燃料进行二次燃烧的驻涡燃烧室。
【IPC分类】F23R3/58
【公开号】CN204806448
【申请号】CN201520508754
【发明人】赵国昌, 孔敬儒, 宋丽萍
【申请人】沈阳航空航天大学
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2015年7月15日