双油路对冲直射式喷嘴的制作方法

本发明属于燃气轮机燃烧室领域，具体涉及双油路对冲直射式喷嘴。

背景技术：

现代航空发动机燃烧室的基本性能和结构分布已经达到相当高的水平，但对于现代航空发动机燃烧室来说，其中仍然存在大量的难题和挑战，因此在结构设计和性能上仍然具有一定的上升空间，例如新材料、新工艺、新结构、新概念的发展应用，这些都是保证其技术持续进步的源泉。

为了提高航空发动机燃烧室的性能，其内部燃油雾化效果是重要的一环，燃油雾化效果的好坏决定着燃烧室工作特性的好坏，要使燃油与空气完全混合，且燃油空间分布均匀，因此，对于燃油雾化的研究是航空发动机燃烧室研究中一个很重要的部分。目前常见的燃烧室内的喷油通常采用直射式燃油喷嘴，喷嘴等效直径较小，极易导致喷嘴的堵塞问题，造成明显的总压损失，影响发动机燃烧室工作的稳定性和可靠性；直射式喷嘴喷出的圆柱型燃油射流与气流接触面积过于狭小，且燃油喷雾扩张角小，雾化效果较差，造成燃油雾化效果不充分，可能导致燃烧室在复杂工况燃烧稳定性差，发动机耗油率较高，影响燃烧室整体的性能。

燃油射流的破碎和雾化过程是燃气轮机工作过程的重要环节之一，对于燃气轮机的燃烧过程和排放性能有着直接而重要的影响，作为燃油射流的破碎和雾化的上游边界，喷嘴内燃油流动特性对其具有重要的影响。因此，利用喷嘴内流动特性及空气对燃料射流破碎和雾化的影响，对喷嘴进行合理设计，能够为现代燃气轮机雾化过程和组织燃烧提供更有效的控制手段。根据燃烧室所处不同工况，使燃油的液柱发生破碎，缩短燃油喷射距离，提高燃油雾化效果，改善燃烧室内燃油空气掺混水平，对于实现能源的高效清洁利用有着重要影响。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提出双油路对冲直射式喷嘴的结构设计，该直射式喷嘴与现有技术相比，具有双油路结构，包括中心油路与外环油路；结合燃油的破碎机理，该结构使直射式喷嘴的雾化效果更好，燃油经过双油路的对冲模式使燃油初步破碎；合理设计出口处为花瓣型可使燃油雾化锥角增大，并且波浪形内壁面使燃油表面波动加剧，出口的横杆可将燃油进行分割，增加了燃油雾化效果，有效地提高了燃烧效率，降低了污染物排放水平。

技术方案

本发明所要解决的技术问题是提出双油路对冲直射式喷嘴，它能够有效改善燃油雾化效果，增大燃油雾化锥度，加快燃油的破碎雾化，使燃烧室燃烧更为稳定，满足燃烧室性能要求。

本发明技术方案如下：

为解决其技术问题，本发明双油路对冲直射式喷嘴，所述双油路对冲直射式喷嘴包括中心油路、外环油路、喷嘴扩张段、花瓣型出口段、第一排斜圆孔喷射口、第二排斜圆孔喷射口、矩形喷射口、出口横杆。

所述双油路对冲直射式喷嘴，其特征在于：对于双油路对冲直射式喷嘴的整体结构全长约10～25mm，喷嘴直段长约5～10mm，扩张段长约3～6mm，扩张角度5～10°，花瓣型出口段长约3～6mm；喷嘴中心油路内径2～5mm，壁厚0.5～1mm；外环油路是与中心油路同心的圆环柱状，内径2.5～6mm，外径3～7mm，环形油路厚度0.5～1mm，外环油路到扩张段末端结束；在直段末尾与扩张段分别布置有两排斜圆孔喷射口以及一排矩形喷射口，用于将外环路燃油射入中心油路，与中心油路燃油逆向运动产生碰撞，使燃油破碎，斜圆孔喷射口沿周向均匀分布约24～36个，直径0.2～0.5mm，矩形喷射口沿圆周分布6～8个，厚度0.2～0.5mm；出口段扩张角度5～10°，出口平面设有直线和圆环型横杆，燃油来流侧为光滑圆弧形，加速破碎。

本发明具有以下有益效果：

本发明双油路对冲直射式喷嘴，该喷嘴具有双油路，包括外环油路与中心油路，在扩张段外环燃油逆向进入中心油路，燃油发生碰撞破碎，它能够有效改善燃油雾化效果，加快燃油的破碎雾化，使燃烧室燃烧更为稳定；花瓣型出口且具有一定的倾斜角，能够增大燃油喷射角度，是燃油与空气接触面积增大，改善雾化效果。

附图说明

图1：本发明的双油路对冲直射式喷嘴整体结构示意图

图2：本发明的双油路对冲直射式喷嘴中轴截面示意图

图3：本发明的双油路对冲直射式喷嘴出口截面示意图

图中：1、喷嘴直段，2、喷嘴扩张段，3、花瓣型出口段，4、出口横杆，5、中心油路，6、外环油路，7、喷嘴外壁，8、中心油路外壁，9、斜圆孔喷射口，10、矩形喷射口，11、出口截面。

具体实施方式

现结合附图对本发明作进一步描述：

结合图1、图2、图3，本发明提供双油路对冲直射式喷嘴的技术方案。图1为双油路对冲直射式喷嘴整体结构示意图，图2为双油路对冲直射式喷嘴中轴截面示意图，图3为双油路对冲直射式喷嘴出口截面示意图。

燃油经过加压后在喷嘴入口分为两部分进入喷嘴内部，包括中心油路和外环油路，在喷嘴扩张段外环油路封闭，燃油将通过两排斜圆孔喷射口以及矩形喷射口斜喷入中心油路，因为其喷射方向与中心油路燃油流动方向相反，两股燃油碰撞将造成燃油的初步破碎，外环油路截面要明显小于中心油路，加之在扩张段底部的封口使得其在燃油速度和燃油量上都要明显小于中心油路，因此并不会导致燃油的回流和堵塞，只是使燃油在对冲的过程中进行破碎；随后燃油进入花瓣型出口段，喷嘴继续扩张，且内壁表面为波纹形，使燃油表面波动更加剧烈，在经过出口横杆的作用，喷嘴射出的燃油将很难出现液柱，而是直接破碎成小液滴，从而缩短喷射距离，使得燃油雾化，蒸发效果明显改善，同时该种结构也增大了燃油雾化锥角，使燃油与空气接触面积增大，从而提高燃烧效率，降低污染排放。

技术特征：

技术总结
本发明提供了双油路对冲直射式喷嘴，该喷嘴整体形式为直射式喷嘴，通过上游加压，将燃油输运进入喷嘴，喷嘴具有中心油路与外环油路两个输运油路，在喷嘴直段末端与扩张段，外环油路的燃油将逆向进入中心油路，两股燃油发生碰撞破碎；该结构能够有效改善燃油雾化效果，加快燃油的破碎雾化，使燃烧室燃烧更为稳定，出口为花瓣型并具有一定的倾斜角，能够增大燃油喷射角度，使燃油与空气接触面积增大，改善燃烧效果。

技术研发人员：张群;曹婷婷;杨福正;李程镐;刘强;王鑫;海涵;张鹏
受保护的技术使用者：西北工业大学
技术研发日：2019.03.01
技术公布日：2019.06.21