一种基于渐进式偏心进气的强径向扩散式燃烧室预燃级头部结构

本发明涉及燃烧室，具体为一种基于渐进式偏心进气的强径向扩散式燃烧室预燃级头部结构。

背景技术：

1、现有航空发动机燃烧室头部结构方案中，多采用中心分级式头部结构，其特点为：

2、1、整体呈圆形；

3、2、预燃级位于中心且在径向上占有较大的尺寸，通常采用旋流杯-文氏管类型的燃烧组织模式；

4、3、主燃级以单/多级轴向/径向旋流器的结构模式环绕在预燃级周围，在径向上所占尺寸较小，依靠旋流器叶片通道内设置多个离散的横向燃油喷射孔的形式组织燃烧。

5、在此种中心分级式燃烧室头部结构下，由于预燃级在径向上所占尺寸较大，因此并不需要很强的径向扩散性就能够轻易引燃主燃级。

6、近年来，对于地面/船舶重型燃气轮机，为了降低其nox和碳烟等污染物排放，多喷嘴贫油燃烧的燃烧组织技术被提出且受到广泛认可。此种多喷嘴燃烧室头部结构的特点为：整体形状并不严格限定，可以根据喷嘴的数量和布置方式进行调整；主燃级通常为彼此之间相互独立的多个头部，每个主燃级头部通过单独的气动结构（旋流器等）组织燃烧并互相联焰。因此，相较于中心分级式燃烧室头部结构，多喷嘴式燃烧室头部结构下的每个主燃级所占面积更大，面积利用率更低。由于上述主燃级的特点，多喷嘴式燃烧室头部结构下的预燃级头部所占的面积相比中心分级式燃烧室头部结构要小很多。在预燃级本身所占面积较小的情况下，想要收获预-主燃级之间良好的联焰（换热换质）效果，使预燃级能够轻易地引燃主燃级和协助主燃级稳定火焰，便需要对预燃级的燃烧组织结构布局和径向扩散性提出了更高的要求。

7、因此，如何提供一种基于渐进式偏心进气的强径向扩散式燃烧室预燃级头部结构，成为了本领域技术人员急需解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种基于渐进式偏心进气的强径向扩散式燃烧室预燃级头部结构，具有强径向扩散性的特点，能够与其周围布置的离散主燃级头部进行充分地传热传质，从而轻易地点燃主燃级并协助主燃级在贫油状态下稳定燃烧。

2、为达上述目的，本发明提供了一种基于渐进式偏心进气的强径向扩散式燃烧室预燃级头部结构，包括：旋流杯和偏心进气式预燃室；

3、所述旋流杯一端套设在压力旋流式燃油雾化喷嘴上，另一端延伸至偏心进气式预燃室的进口处；

4、所述偏心进气式预燃室包括45°扩张段和预燃室平直段；所述预燃室平直段连接在所述45°扩张段远离旋流杯的一端；所述45°扩张段上设置有三级偏心进气孔。

5、进一步的，三级偏心进气孔为沿轴向分三排设置的偏心进气孔，每排偏心进气孔入口处的半径呈现逐级扩张，且扩张幅度一致；每排之间距离一致，每个偏心进气孔的孔径一致，孔长一致。

6、进一步的，偏心进气孔的孔径d = 2mm，偏心距为e = 12mm~23mm之间。

7、进一步的，所述预燃室平直段的周向均布有多个预燃室壁面冷却孔。

8、进一步的，所述旋流杯包括内旋流叶片、内文氏管、外旋流叶片和外文氏管；所述内旋流叶片环绕在所述压力旋流式燃油雾化喷嘴的周向，所述内文氏管套设在所述内旋流叶片上，且与所述内旋流叶片之间设置有间隙；所述外旋流叶片连接在所述内文氏管远离所述内旋流叶片的一端，所述外文氏管一端套设在内文氏管上，另一端延伸至偏心进气式预燃室的进口处。

9、进一步的，所述外旋流叶片的旋向与所述三级偏心进气孔的旋向一致，与所述内旋流叶片的旋向相反。

10、进一步的，还包括旋流杯固定盖板，所述旋流杯固定盖板通过螺钉固定安装在所述偏心进气式预燃室的端部。

11、进一步的，所述压力旋流式燃油雾化喷嘴远离旋流杯的一端安装有油路转接头。

12、本发明的有益效果在于：

13、本发明设置有旋流杯和偏心进气式预燃室，具有强径向扩散性的特点，通过在45°扩张段上设置三级偏心进气孔，能够与其周围布置的离散主燃级头部进行充分地传热传质，从而轻易地点燃主燃级并协助主燃级在贫油状态下稳定燃烧。

技术特征：

1.一种基于渐进式偏心进气的强径向扩散式燃烧室预燃级头部结构，其特征在于，包括：旋流杯和偏心进气式预燃室；

2.如权利要求1所述的一种基于渐进式偏心进气的强径向扩散式燃烧室预燃级头部结构，其特征在于，三级偏心进气孔为沿轴向分三排设置的偏心进气孔，每排偏心进气孔入口处的半径呈现逐级扩张，且扩张幅度一致；每排之间距离一致，每个偏心进气孔的孔径一致，孔长一致。

3.如权利要求2所述的一种基于渐进式偏心进气的强径向扩散式燃烧室预燃级头部结构，其特征在于，偏心进气孔的孔径d = 2mm，偏心距为e = 12mm~23mm之间。

4.如权利要求1所述的一种基于渐进式偏心进气的强径向扩散式燃烧室预燃级头部结构，其特征在于，所述预燃室平直段的周向均布有多个预燃室壁面冷却孔。

5.如权利要求1所述的一种基于渐进式偏心进气的强径向扩散式燃烧室预燃级头部结构，其特征在于，所述旋流杯包括内旋流叶片、内文氏管、外旋流叶片和外文氏管；所述内旋流叶片环绕在所述压力旋流式燃油雾化喷嘴的周向，所述内文氏管套设在所述内旋流叶片上，且与所述内旋流叶片之间设置有间隙；所述外旋流叶片连接在所述内文氏管远离所述内旋流叶片的一端，所述外文氏管一端套设在内文氏管上，另一端延伸至偏心进气式预燃室的进口处。

6.如权利要求5所述的一种基于渐进式偏心进气的强径向扩散式燃烧室预燃级头部结构，其特征在于，所述外旋流叶片的旋向与所述三级偏心进气孔的旋向一致，与所述内旋流叶片的旋向相反。

7.如权利要求1或6所述的一种基于渐进式偏心进气的强径向扩散式燃烧室预燃级头部结构，其特征在于，还包括旋流杯固定盖板，所述旋流杯固定盖板通过螺钉固定安装在所述偏心进气式预燃室的端部。

8.如权利要求1或6所述的一种基于渐进式偏心进气的强径向扩散式燃烧室预燃级头部结构，其特征在于，所述压力旋流式燃油雾化喷嘴远离旋流杯的一端安装有油路转接头。

技术总结
本发明关于一种基于渐进式偏心进气的强径向扩散式燃烧室预燃级头部结构，涉及燃烧室技术领域。包括旋流杯和偏心进气式预燃室；旋流杯一端套设在压力旋流式燃油雾化喷嘴上，另一端延伸至偏心进气式预燃室的进口处；偏心进气式预燃室包括45°扩张段和预燃室平直段；预燃室平直段连接在45°扩张段远离旋流杯的一端；45°扩张段上设置有三级偏心进气孔。本发明具有强径向扩散性的特点，能够与其周围布置的离散主燃级头部进行充分地传热传质，从而轻易地点燃主燃级并协助主燃级在贫油状态下稳定燃烧。

技术研发人员：许全宏,初小刚,周士超,程旭,林宇震
受保护的技术使用者：北京航空航天大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/5