一种带新月沙丘型面的支板火焰稳定器

1.本发明涉及一种带新月沙丘型面的支板火焰稳定器，其可用于高推重比航空发动机的一体化加力燃烧室，属于航空技术领域。


背景技术：

2.新一代加力涡扇发动机追求高的推重比，在加力燃烧室方面，就要求零部件简洁，冷态流阻损失低，加力段长度占比小，同时加力燃烧效率高。加力燃烧室采用火焰稳定器稳定火焰组织燃烧，火焰稳定器的性能是加力燃烧室性能的决定性影响因素。新一代加力涡扇发动机大多采用整流支板与火焰稳定器一体化设计的一体化加力燃烧室。但常规支板火焰稳定器产生卡门涡街型回流涡，其回流涡稳定性较差，会导致局部不稳定的燃烧。
3.因加力段长度占比小，燃油喷射到火焰稳定器后缘距离相应变小，在被点燃前燃油雾化、蒸发和掺混不充分，容易导致燃烧不稳定，与回流涡导致的不稳定燃烧叠加后，会放大燃烧不稳定问题，进而影响燃烧反应进程；火焰稳定器后缘到喷管出口距离相应变小，燃烧段变短，火焰稳定器后回流区火焰在横向来不及传遍整个燃烧室，部分油气混合物未被充分燃烧，部分油气混合物未参与燃烧而被直接排出，因而严重影响了加力燃烧效率。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种带新月沙丘型面的支板火焰稳定器，在支板火焰稳定器两侧面布置新月沙丘型面，以提高火焰稳定性和火焰传播速度，增大燃烧效率，减小流阻损失。
5.本发明通过如下技术方案实现。
6.一种带新月沙丘型面的支板火焰稳定器，在支板火焰稳定器两侧面都布置3～5个新月沙丘型面，所述的支板火焰稳定器，弦向长90～150mm，展长由具体发动机确定，主要由前缘、平直段、v型底面组成，前缘为椭圆型面，椭圆长轴尺寸是短轴的1.7～2.5倍，前缘与平直段相切连续，平直段宽24～36mm，v形底面夹角100
°
～150
°
，所述的新月沙丘型面高5～9mm，新月沙丘型面两尖点连线与支板尾缘平行，尖点连线长35～45mm，新月沙丘型面三条曲线都为连接尖点和顶点的样条线，在俯视方向，顶点到尖点连线的距离分别为18～23mm、8.5～11mm、5.5～7.5mm，相邻新月沙丘型面间距50～65mm，新月沙丘型面尖点距支板后缘5～20mm。
7.与现有技术相比，本发明的优点和取得的有益效果为：
8.第一，火焰稳定性能好。常规支板火焰稳定器产生卡门涡街型回流涡，其回流涡稳定性较差，容易出现燃烧不稳定问题。常规支板火焰稳定器两侧布置新月沙丘型面后，产生的是k
‑
h型回流涡，回流涡稳定性增强，且新月沙丘型面后回流区变宽，因而火焰稳定性能更好。
9.第二，火焰传播速度快。常规支板火焰稳定器两侧布置新月沙丘型面后，新月沙丘型面能加速燃油的蒸发和掺混，使回流涡变为稳定的k
‑
h型回流涡，回流涡存在展向分量，
进一步促进了燃油的蒸发和掺混，且新月沙丘型面后回流区变宽，因而燃烧更快速，进而提高火焰传播速度。
10.第三，燃烧效率高。新月沙丘型面能加速燃油的蒸发和掺混，使回流涡变为稳定的k
‑
h型回流涡，回流涡存在展向分量，进一步促进了燃油的蒸发和掺混，且新月沙丘型面后回流区变宽，因而燃烧更快速，进而提高火焰传播速度，两者叠加，从而获得更高的燃烧效率。
11.第四，流阻损失小。要达到同样的火焰稳定性能、火焰传播速度、燃烧效率，与增加常规支板火焰稳定器的宽度相比，在常规支板火焰稳定器两侧布置新月沙丘型面，所引起的流阻损失更小，而且，用k
‑
h型回流涡替换卡门涡街型回流涡，有利于减小流阻损失。
附图说明
12.图1为本发明中带新月沙丘型面的支板火焰稳定器的等轴视图。
13.图2为本发明中带新月沙丘型面的支板火焰稳定器的侧视图。
14.图3为本发明中带新月沙丘型面的支板火焰稳定器的俯视图。
15.图4为本发明中带新月沙丘型面的支板火焰稳定器的前视图。
16.图5为本发明中带新月沙丘型面的支板火焰稳定器的后视图。
17.图6为本发明中带新月沙丘型面的支板火焰稳定器的纵向截面v
x
分布。
18.图7为本发明中带新月沙丘型面的支板火焰稳定器的横向截面v
x
分布。
19.图8为本发明中带新月沙丘型面的支板火焰稳定器的流线图。
20.图9为本发明中带新月沙丘型面的支板火焰稳定器的另一视角流线图。
21.在附图中，1为前缘；2为平直段；3为v型底面；4为新月沙丘型面。
具体实施方式
22.下面将结合附图1～5和实施例对本发明进行进一步详细说明。
23.一种带新月沙丘型面的支板火焰稳定器，在支板火焰稳定器两侧面都布置3～5个新月沙丘型面4，本实施例具体为3个，所述的支板火焰稳定器，弦向长90～150mm，本实施例具体为120mm，展长由具体发动机确定，本实施例具体为180mm，主要由前缘1、平直段2、v型底面3组成，前缘1为椭圆型面，椭圆长轴尺寸是短轴的1.7～2.5倍，本实施例具体为1.77倍，前缘1与平直段2相切连续，平直段2宽24～36mm，本实施例具体为26mm，v形底面3夹角100
°
～150
°
，本实施例具体为120
°
，所述的新月沙丘型面4高5～9mm，本实施例具体为7mm，新月沙丘型面4两尖点连线与支板尾缘平行，尖点连线长35～45mm，本实施例具体为40mm，新月沙丘型面4三条曲线都为连接尖点和顶点的样条线，在俯视方向，顶点到尖点连线的距离分别为18～23mm、8.5～11mm、5.5～7.5mm，本实施例具体为20mm、9.5mm、6.5mm，相邻新月沙丘型面4间距50～65mm，本实施例具体为60mm，新月沙丘型面4尖点距支板后缘5～20mm，本实施例具体为10mm。
24.以上所述实施方式仅为本发明的优选实施例，而并非本发明可行实施的穷举。对于本领域的一般技术人员而言，在不背离本发明原理和精神的前提下对其所做出的任何显而易见的改动，都应当被认为包含在本发明的权利要求保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。


技术特征：
1.一种带新月沙丘型面的支板火焰稳定器，其特征在于，在支板火焰稳定器两侧面都布置3～5个新月沙丘型面(4)；所述的支板火焰稳定器主要由前缘(1)、平直段(2)、v型底面(3)组成，前缘(1)为椭圆型面，椭圆长轴尺寸是短轴的1.7～2.5倍，前缘(1)与平直段(2)相切连续，平直段(2)宽24～36mm，v形底面(3)夹角100
°
～150
°
，所述的新月沙丘型面(4)高5～9mm，新月沙丘型面(4)两尖点连线与支板尾缘平行，尖点连线长35～45mm，新月沙丘型面(4)三条曲线都为连接尖点和顶点的样条线，在俯视方向，顶点到尖点连线的距离分别为18～23mm、8.5～11mm、5.5～7.5mm，相邻新月沙丘型面(4)间距50～65mm，新月沙丘型面(4)尖点距支板后缘5～20mm。2.根据权利要求1所述的带新月沙丘型面的支板火焰稳定器，其特征在于，所述的支板火焰稳定器，弦向长90～150mm，展长由具体发动机确定。

技术总结
本发明涉及一种带新月沙丘型面的支板火焰稳定器，支板火焰稳定器主要由前缘、平直段、V型底面组成，在平直段两侧面都布置有3～5个新月沙丘型面。本发明的优点和取得的有益效果为：采用该带新月沙丘型面的支板火焰稳定器，火焰稳定性能好，火焰传播速度快，燃烧效率高，流阻损失小。流阻损失小。流阻损失小。


技术研发人员：盛志强
受保护的技术使用者：南昌航空大学
技术研发日：2021.07.19
技术公布日：2021/10/26