火焰稳定器、燃烧室及火焰稳定方法

本申请涉及航空发动机，特别是涉及一种火焰稳定器、燃烧室及火焰稳定方法。

背景技术：

1、目前，加力燃烧室、外涵燃烧室或者涡轮级间燃烧室由于只有在部分工况开启，大部分工况都处于不工作状态，从而希望在不工作时具有很小的流动损失，在工作时具有很好的火焰稳定能力。

2、但是，目前常用的钝体火焰稳定器具有尺寸不可调节的特点，在燃烧室工作或者不工作时，均具有同样的迎风面积，从而始终存在较大的流动损失。另一方面，纯粹依靠气体射流的气动火焰稳定器需要从压气机后引取较大流量的空气，会影响发动机总体性能。。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种一方面能够降低燃烧室不工作时的总压损失，另一方面可减少纯气动火焰稳定器引气量的一种火焰稳定器、燃烧室及火焰稳定方法。

2、第一方面，本申请提供了火焰稳定器，其特征在于，上述火焰稳定器包括：

3、钝体，钝体包括非流线型、流线型、非流线型组合的机械结构，钝体内部设置有流动空腔，钝体的表面或者端部设置有射流喷嘴；

4、导管，导管通入钝体的流动空腔；

5、其中，射流空气和/或燃料通过导管通入钝体的流动空腔，从钝体的射流喷嘴喷出，并在高速来流的作用下发生偏转形成拱形气动屏障；气动屏障和上述钝体共同形成用于稳定火焰的回流区。

6、在其中一个实施例中，多个射流喷嘴均匀分布在钝体的表面。

7、在其中一个实施例中，各射流喷嘴为条形缝隙状，且各射流喷嘴沿上述钝体的展向方向设置。

8、在其中一个实施例中，射流喷嘴包括扩张型射流喷嘴、收敛型射流喷嘴和收敛扩张型射流喷嘴；

9、扩张型射流喷嘴为射流喷嘴的尺寸从射流喷射装置的内壁到外壁逐渐增大的喷嘴；收敛型射流喷嘴为射流喷嘴的尺寸从射流喷射装置的内壁到外壁逐渐减小的喷嘴；收敛扩张型射流喷嘴为射流喷嘴的尺寸从射流喷射装置的内壁到外壁先减小后增大的喷嘴。

10、在其中一个实施例中，射流喷嘴为多个射流喷嘴沿同一方向依次排列的条状缝隙。

11、在其中一个实施例中，上述射流喷嘴为长方形、正方形、圆形、三角形、菱形和多边形中的至少一种。

12、在其中一个实施例中，相邻射流喷嘴之间的距离小于预设长度，预设长度根据上述射流喷嘴沿钝体展向方向长度确定。

13、在其中一个实施例中，钝体沿垂直于展向的截面形状包括流线形、v形、圆锥形、三角形和半圆形中的至少一种。

14、在其中一个实施例中，射流喷嘴的内部或火焰稳定器的内部空腔设置有燃料雾化和/或空气与燃料掺混装置。

15、第二方面，本申请还提供了一种燃烧室，上述燃烧室包括上述第一方面的火焰稳定器。

16、第三方面，本申请还提供了一种火焰稳定方法，应用于上述第一方面的火焰稳定器，上述火焰稳定器包括钝体和导管，上述方法包括：

17、向导管中通入射流空气和/或燃料，以使射流空气和/或燃料进入钝体的流动空腔，从钝体的射流喷嘴喷出，并在高速来流的作用下发生偏转形成气动屏障，在钝体和气动屏障的共同作用下，在钝体后方可形成比单纯钝体稳定器更大的回流区，在点火后，回流区可以有效吸卷高温燃气形成稳定点火源从而实现火焰稳定；

18、通过控制射流空气和/或燃料的流量调节射流空气和/或燃料从钝体的射流喷嘴喷出的喷出量，以调节回流区的大小；或者控制射流空气和燃料的流量比例，调节回流区内的组分；其中，回流区为钝体和气动屏障共同形成的。

19、上述火焰稳定器、燃烧室及火焰稳定方法，火焰稳定器包括钝体和导管，钝体内部设置有流动空腔，钝体的表面设置有射流喷嘴；导管通入钝体的流动空腔；将空气和/或燃料通过导管通入钝体的流动空腔，从而空气和/或燃料由于压差从钝体的射流喷嘴喷出，并在高速来流的作用下发生偏转形成气动屏障；气动屏障和钝体共同形成用于稳定火焰的回流区，本申请通过气动屏障和钝体共同形成的用于稳定火焰的回流区，增加了火焰的稳定能力，还可以增强油气掺混，能够降低燃烧室不工作时的总压损失，还可以减少纯气动火焰稳定器引气量，提高燃烧效率。

技术特征：

1.一种火焰稳定器，其特征在于，所述火焰稳定器包括：

2.根据权利要求1所述的火焰稳定器，其特征在于，一个或者多个所述射流喷嘴均匀分布在所述钝体的表面。

3.根据权利要求2所述的火焰稳定器，其特征在于，各所述射流喷嘴为条形缝隙状，且各所述射流喷嘴沿所述钝体的展向方向设置。

4.根据权利要求2所述的火焰稳定器，其特征在于，

5.根据权利要求2所述的火焰稳定器，其特征在于，所述射流喷嘴为多个射流喷嘴沿同一方向依次排列的条状缝隙。

6.根据权利要求2所述的火焰稳定器，其特征在于，所述射流喷嘴为长方形、正方形、圆形、三角形、菱形、椭圆形和多边形中的至少一种。

7.根据权利要求5或6所述的火焰稳定器，其特征在于，相邻的所述射流喷嘴之间的距离小于预设长度，所述预设长度根据所述射流喷嘴沿所述钝体展向方向长度确定。

8.根据权利要求1-6任一项所述的火焰稳定器，其特征在于，所述钝体沿垂直于展向的截面形状包括流线形、v形、圆锥形、三角形和半圆形中的至少一种。

9.根据权利要求1所述的火焰稳定器，其特征在于，所述射流喷嘴的内部或者所述火焰稳定器的内部空腔设置有燃料雾化和/或空气与燃料掺混装置。

10.一种燃烧室，其特征在于，所述燃烧室包括如权利要求1-9任一项所述的火焰稳定器。

11.一种火焰稳定方法，其特征在于，应用于如权利要求1-9任一项所述的火焰稳定器，所述火焰稳定器包括钝体和导管，所述方法包括：

技术总结
本申请涉及一种火焰稳定器、燃烧室及火焰稳定方法。所述火焰稳定器包括：钝体，钝体的钝面朝向高速来流设置，钝体内部设置有流动空腔，钝体的表面设置有射流喷嘴；导管，导管通入钝体的流动空腔，所述方法包括：将混合物通过导管通入钝体的流动空腔，从而混合物由于压差从钝体的射流喷嘴喷出，并在高速来流的作用下发生偏转形成气动屏障；气动屏障和钝体共同形成用于稳定火焰的回流区，本申请通过气动屏障和钝体共同形成的回流区来稳定火焰的，增加了火焰的稳定能力，降低了燃烧室不工作时的总压损失，减少了纯气动火焰稳定器引气量，从而提高了燃烧效率。

技术研发人员：李子万
受保护的技术使用者：清华大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14