一种富油焠熄贫油燃烧室的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及航空发动机燃烧室设计领域，尤其涉及一种富油悴熄贫油燃烧室。
【背景技术】
[0002]富油悴熄贫油燃烧室(Rich-quench-lean (RQL)，下文简称RQL燃烧室)是一种采用富油悴熄贫油组织燃烧形式的低排放燃烧室。RQL燃烧室的基本方法是先采用一个富油的燃烧区，然后在悴熄区大量的空气与富油燃烧区产物迅速混合，混合之后的当量比小于1，再随后的区域是一个贫油燃烧区，燃烧在该区域最后完成后排出燃烧室进入涡轮。RQL燃烧室是当今常见的低排放燃烧室技术之一，具有排放低，燃烧效率高，贫油熄火边界宽，无回火、自燃及不稳定等优点。
[0003]悴熄混合是RQL燃烧室的关键，是保证富油区出口燃烧混合物N0X最低的关键。例如，在悴熄区内必需保证富油区燃气产物在降低温度的同时混合均匀并快速通过。而且，控制悴熄区与富油燃烧区之间的独立性也至关重要，因为这关系到是否形成回流进而影响悴媳效果。
[0004]因此，本领域需要一种改善的富油悴熄贫油燃烧室。
【实用新型内容】
[0005]为了克服上述缺陷，本实用新型旨在提供一种富油悴熄贫油燃烧室。
[0006]根据本实用新型的一方面，提供了一种富油悴熄贫油燃烧室，包括火焰筒和位于火焰筒前端的头部组件，空气和燃油从该头部组件进入该火焰筒，该火焰筒自该头部组件从上游至下游依次包括富油燃烧区、悴熄区和贫油燃烧区，该头部组件包括第一旋流器以用于吸入空气，该头部组件通过收缩的流道与该火焰筒的富油燃烧区相接，且该富油燃烧区的壁面往该悴熄区方向是渐缩的。
[0007]在一实例中，该第一旋流器的旋流数SN、外径D、以及该富油区的长度L之间存在以下关系D*SN彡L彡1.2*D*SN。
[0008]在一实例中，该第一旋流器的旋流数SN大于0.6。
[0009]在一实例中，在该火焰筒的壁面上沿圆周设有多个第二旋流器以用于进一步向该火焰筒内吸入空气，所吸入的空气在该悴熄区位置与来自该富油燃烧区的燃烧产物混合。
[0010]在一实例中，该多个第二旋流器的旋向与该第一旋流器的旋向相反。
[0011]在一实例中，该多个第二旋流器的旋流数应小于0.6。
[0012]在一实例中，该多个第二旋流器出口的流道与该火焰筒的轴向成25°至50°的角。
[0013]在一实例中，从该悴熄区过渡到该贫油燃烧区的流道是渐扩式的流道。
[0014]在一实例中，从该悴熄区过渡到该贫油燃烧区的渐扩流道的扩张角介于30°至50°之间。
[0015]在一实例中，在该富油区、悴熄区以及贫油燃烧区的壁面上设有冷却孔以形成冷却气膜。
[0016]根据本实用新型的方案，通过顺气流的悴熄方式，配合渐缩的流道，增加了悴熄射流的速度，提高快速混合特性。通过对富油燃烧区的改进设计保证了富油区与悴熄区在流动上的独立性，富油燃烧区的燃烧产物一旦进入悴熄区后就不会回流到富油燃烧区。在悴熄空气入口处设计旋流器可提高燃烧室悴熄空气的湍流度，促进快速掺混的混合均匀度。同时通过控制悴熄区旋流器的旋流数避免在悴熄区形成回流区，影响悴熄掺混的效果。从悴熄区过渡到贫油燃烧区的流道为渐扩式，可以降低进入贫油燃烧区的气流速度，有利于贫油燃烧的稳定性。
【附图说明】
[0017]在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，更能够更好地理解本实用新型的上述特征和优点。
[0018]图1是示出了根据本实用新型的一方面的富油悴熄贫油燃烧室的示意图。
[0019]为清楚起见，以下给出附图标记的简要说明:
[0020]100:火焰筒
[0021]101:燃烧室外壳
[0022]110:头部组件111:第一旋流器112:喷嘴
[0023]120:富油燃烧区121:富油燃烧区壁面
[0024]130:悴熄区131:悴熄区壁面
[0025]140:贫油燃烧区141:贫油燃烧区壁面
[0026]150:点火电嘴
[0027]123:第二旋流器
[0028]134:悴熄区过渡至贫油燃烧区的流道
【具体实施方式】
[0029]以下结合附图和具体实施例对本实用新型作详细描述。注意，以下结合附图和具体实施例描述的诸方面仅是示例性的，而不应被理解为对本实用新型的保护范围进行任何限制。
[0030]图1是示出了根据本实用新型的一方面的富油悴熄贫油燃烧室的示意图。如图1所示，该燃烧室主要可包括火焰筒100以及位于火焰筒100前端的头部组件110。火焰筒100及其头部组件110可包围在燃烧室外壳101内。一般地，燃烧室连接在航空发动机或地面燃机的压气机(未示出)和涡轮部件(未示出)之间。如本领域技术人员容易理解的，燃烧室还可包括必要的冷却系统(未示出)以冷却火焰筒壁面。
[0031]如图1所示，火焰筒100自头部组件110起从上游至下游依次包括富油燃烧区120、悴熄区130、以及贫油燃烧区140。这里的上游和下游是相对于气流流动方向而言的。
[0032]空气和然后从头部组件110进入到火焰筒100的内部。具体如图所示，头部组件110可包括第一旋流器111和喷嘴112。第一旋流器111可用于向火焰筒100内吸入空气，而喷嘴112则可用于向火焰筒100内部喷射液态的燃油。
[0033]如图1所示，第一旋流器111环绕地分布在喷嘴112的端部周围。这里的，第一旋流器111可以是环绕喷嘴112的端部设置的一单个环状的旋流器，或者也可以是环绕喷嘴112的端部沿圆周设置的多个分立的小旋流器。
[0034]空气通过第一旋流器110与燃油在富油燃烧区120形成当量比大于1的可燃混合物，这些可燃的油气混合物在点火电嘴150的电火花作用下将可燃的油气混合物点燃进行燃烧。这里，第一旋流器110的旋流数可大于0.6，以保证在富油燃烧区120可以形成回流区以保证富油燃烧区120的燃烧稳定性。
[0035]火焰筒100的富油燃烧区120的壁面121、悴熄区130的壁面131、以及贫油燃烧区140的壁面141上有若干冷却孔，这些冷却孔的作用是在火焰筒壁面形成一层气膜，起到对火焰筒壁面冷却的作用