一种带有凸台扰流结构的新型火焰稳定器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于涡轮/冲压组合发动机和涡扇发动机加力/冲压燃烧室技术领域，特别涉及一种喷油和稳定一体化设计的火焰稳定器。
【背景技术】
[0002]涡轮/冲压组合发动机以拓宽飞行包线、实现常规起落、可重复使用的性能优点备受关注，也是现阶段被认为最有潜力的高超声速飞行器动力装置。现代先进的涡扇发动机为达到更大的推重比，主燃室的温升大，燃气在涡轮前温度明显提高，燃气流量大，流速更快，使得进入涡扇加力燃烧室或冲压/加力燃烧室的来流温度和速度大大提高，来流温度提高有利于燃油的蒸发，但也使燃油喷出后的穿透距离缩短、掺混能力减弱，而来流速度的提高更加剧了燃油和空气掺混的不利因素；同时，来流速度增加后缩短了燃油在燃烧室内的停留时间，给燃烧组织带来了更大的困难。并且在高温气流中工作的稳定器和供油管都需要进行冷却，因此把稳定器和供油系统进行一体化设计，引入适量的冷却气对稳定器和供油系统进行冷却，以提高稳定器的工作稳定性、可靠性。设计能解决以上问题的喷油和稳定一体化火焰稳定器结构是涡轮/冲压组合发动机和涡扇发动机中加力/冲压燃烧室亟需解决的关键。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型旨在克服现有技术的不足，提供一本实用新型要解决的问题是在高温、高速的进气条件下组织稳定燃烧，提高燃油的喷射深度，改善燃油的扩散和掺混性能，缩短火焰稳定器之间的联焰距离，并且有效抑制稳定器下游的燃烧脉动现象。
[0004]本实用新型提供的一种带有凸台扰流结构的新型火焰稳定器，包括相连的V型段I和长直段2，所述V型段I呈三角形柱状体，长直段2呈长方体，V型段I和长直段2相连;在所述长直段2的对称侧面上设有凸台扰流结构3和燃油喷注孔4。
[0005]进一步的，所述V型段I为等腰三角形的柱状体，其底面与V型段I的一个侧面完全重合，二者为一体化加工而成。
[0006]作为一种优选，所述凸台扰流结构3为三角形的凸台扰流结构或者楔形的凸台扰流结构。
[0007]更进一步的，所述凸台扰流结构3的外形参数与V型段I和长直段2相匹配设计而成;所述燃油喷注孔4位置的选定根据凸台扰流结构3所决定。
[0008]本实用新型采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果:
[0009](I)强化燃油的雾化，加强油雾掺混。在三角型、楔形凸台的后方，会形成小涡，燃油喷出后，经过小涡的气动扰动、剪切作用，加剧油雾液滴破碎，油气会更好的实现掺混。
[0010]火焰稳定器的长直段上排布三角型凸台的结构，更易使喷油分流，经过凸台后方的气动扰动，加强了油气的掺混，尤其是在稳定器的径向方向更易形成均匀态势，在同一根稳定器的径向方向的火焰传焰更快速，火焰稳定器后方可以组织稳定燃烧。[0011 ]火焰稳定器的长直段上排布楔形凸台的结构中，更易使喷油沿凸台壁面向周向喷射，提高了燃油的喷射深度，在楔形凸台的后方会有小涡出现，在气动剪切的作用下，加强了燃油的雾化及掺混，燃烧的高温区联焰距离缩短，保证火焰稳定器后方组织稳定燃烧。
[0012](2)缩短联焰距离。燃油的喷射深度提高，相邻火焰稳定器之间燃油可以在更短的距离内相交，反映了火焰稳定器后方的火焰可以在更短的距离内相交，实现了缩短联焰距离的要求。
[0013](3)有效抑制火焰稳定器下游的燃烧脉动现象。与常规V型段+长直段的火焰稳定器相比，在不同的油气比、进气条件下，燃烧的高温区脉动现象得到抑制，保证了火焰稳定器的稳定组织燃烧。
【附图说明】
[0014]以下将结合附图对本实用新型作进一步说明:
[0015]图1为本实用新型中带有三角型凸台结构的新型火焰稳定器示意图；
[0016]图2为本实用新型中带有楔形凸台结构的新型火焰稳定器示意图；
[0017]图3常规的V型段+长直段的火焰稳定器示意图；
[00?8]图4三种火焰稳定器后方油雾场(50mm、150mm、300mm)浓度曲线；
[0019]图5带有三角型凸台结构模型的热态温度场等值线图；
[0020]图6常规的V型段加长直段的火焰稳定器热态温度场等值线图；
[0021]图7带有楔型凸台结构模型的热态温度场等值线图；
[0022]图8三种火焰稳定器后方温度场(50mm、150mm、300mm)温度曲线；
[0023]图中，1-V型段、2-长直段、3-凸台扰流结构、4-燃油喷注孔。
【具体实施方式】
[0024]本实用新型提供一种带有凸台扰流结构的新型火焰稳定器，为使本实用新型的目的，技术方案及效果更加清楚，明确，以及参照附图并举实例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0025]如图1、图2所示，一种带有凸台扰流结构的新型火焰稳定器，包括V型段I，长直段2(两者连接为一体)，凸台扰流结构3和燃油喷注孔4加装在长直段2之上。
[0026]所述的V型段I与长直段2是相互匹配的，凸台扰流结构3的外形参数也是和V型段I和长直段2相匹配设计的;燃油喷注孔4位置的选定是和凸台扰流结构3相关联的。
[0027 ]通过凸台增加对喷油位置下游局部气流的横向扰流作用，增加喷注燃油的穿透深度、促进燃油和空气的混合。凸台结构的设计应兼顾考虑提高掺混和降低阻力损失的要求，在无凸台扰流结构的模型计算中得到燃油的喷射轨迹和喷射深度，初步确定凸台扰流结构的最小高度和最小宽度，且由于降低阻力损失的要求，限制凸台扰流结构的最大高度以及最大宽度，采用楔形凸台的扰流结构就是在保持掺混强度的基础上，降低阻力损失的改进设计。
[0028]凸台扰流结构在长直段上的离散布置则与燃油喷注孔位置相匹配，根据无凸台扰流结构的模型中数值模拟结果，分别比较在长直段上的前置喷油与后置喷油的不同结果，得到前置喷油的计算结果要明显好于后置喷油，所以在长直段上的喷注孔以及凸台扰流结构轴向位置已确定。
[0029]凸台扰流结构3尾缘与长直段尾缘并不齐平。主要目的是在凸台扰流结构之后先形成小涡扰动，由于气流扰动对燃油进行第一次剪切掺混。
[0030]燃油喷注孔4位置的选取，在长直段的的侧面开孔喷油，选在凸台扰流结构3正前方位置。
[0031]