CN113551259B - 一种带波瓣分隔板的波浪形中缝式v型火焰稳定器 - Google Patents

一种带波瓣分隔板的波浪形中缝式v型火焰稳定器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种带波瓣分隔板的波浪形中缝式V型火焰稳定器，主要由分隔板、波瓣、前缘、V型面、后缘组成，其中，分隔板和波瓣相连组成波瓣分隔板，前缘、V型面和后缘组成具波浪形几何特征的波浪形中缝式V型火焰稳定器，含3～5个波长。本发明的优点和取得的有益效果为：采用该带波瓣分隔板的波浪形中缝式V型火焰稳定器，火焰稳定性能好，火焰传播速度快，流阻损失小，燃烧效率高。

Description

一种带波瓣分隔板的波浪形中缝式V型火焰稳定器
技术领域
本发明涉及一种带波瓣分隔板的波浪形中缝式V型火焰稳定器，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
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。
对于涵道比0.2～0.3左右的加力涡扇发动机，通常的一体化加力燃烧室是适用的。对于涵道比0.5～0.6左右的加力涡扇发动机，通常的一体化加力燃烧室对于外涵道未燃气流的利用不充分，甚至导致不稳定燃烧，加力燃烧室整体的燃烧效率较低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种带波瓣分隔板的波浪形中缝式V型火焰稳定器，将波瓣分隔板和波浪形几何特征引入中缝式V型火焰稳定器，以提高火焰稳定性和火焰传播速度，减小流阻损失，增大燃烧效率。
本发明通过如下技术方案实现。
一种带波瓣分隔板的波浪形中缝式V型火焰稳定器，主要由分隔板、波瓣、前缘、V型面、后缘组成，其中，分隔板和波瓣相连组成波瓣分隔板，前缘、V型面和后缘组成具波浪形几何特征的波浪形中缝式V型火焰稳定器，含3～5个波长。
进一步，所述的波瓣分隔板和波浪形中缝式V型火焰稳定器展长相等，展长由具体发动机确定，在上下方向，波瓣分隔板位于波浪形中缝式V型火焰稳定器中缝中间，沿前后方向，波瓣分隔板尾缘在波浪形中缝式V型火焰稳定器尾缘中线前18～21mm。
进一步，所述的波瓣为方波瓣，壁厚0.8～1.2mm，整个展向有13～21个波峰14～22个波谷，波瓣角36°～44°，在波瓣端面中线轮廓上，波瓣高6.5～8mm。
进一步，所述的波浪形中缝式V型火焰稳定器壁厚1～2.5mm，中缝宽4.5～8mm，其各处横截面形状相同，前缘为对V型面轮廓线和中缝水平线倒圆角得到，圆角半径2～3.5mm，V型面宽27～33mm，夹角27°～35°，后缘宽33～39mm，夹角50°～65°。
进一步，所述的波浪形几何特征，在波峰位置起始和终止，波浪形为在锯齿形波的波峰和波谷倒圆角得到，圆角半径15～30mm，锯齿形波振幅为6～15mm。
与现有技术相比，本发明的优点和取得的有益效果为：
第一，火焰稳定性能好。对于涵道比0.5～0.6左右的加力涡扇发动机，在内外涵环形混合器后布置一般的V型火焰稳定器，其产生卡门涡街型回流涡，回流涡稳定性较差，且外涵未燃气流温度低，不利于燃油蒸发及火焰传播，容易导致熄火。将内外涵环形混合器后部改成波瓣尾缘，再布置波浪形中缝式V型火焰稳定器，形成带波瓣分隔板的波浪形中缝式V型火焰稳定器，其产生K-H型回流涡，回流涡稳定性较好，波瓣分隔板将部分内涵高温气流导向外涵，与外涵低温未燃气流掺混后，部分回流到火焰稳定器后，部分往下游流动，同时将部分外涵低温未燃气流导向内涵，与内涵高温气流掺混后，部分回流到火焰稳定器后，部分往下游流动，因而回流区温度及其分布以及燃油蒸发及其分布都得到较好的改善，利于稳定燃烧及火焰传播，因而火焰稳定性能好。
第二，火焰传播速度快。对于涵道比0.5～0.6左右的加力涡扇发动机，在内外涵环形混合器后布置一般的V型火焰稳定器，其产生卡门涡街型回流涡，回流涡稳定性较差，且外涵未燃气流温度低，不利于燃油蒸发及火焰传播，容易导致熄火。在内外涵环形混合器位置布置带波瓣分隔板的波浪形中缝式V型火焰稳定器，其产生K-H型回流涡，回流涡稳定性较好，波瓣分隔板能够使回流区温度及其分布以及燃油蒸发及其分布都得到较好的改善，利于稳定燃烧及火焰传播，因而火焰传播速度快。
第三，流阻损失小。对于涵道比0.5～0.6左右的加力涡扇发动机，采用通常的一体化加力燃烧室，要充分利用外涵的未燃气流，就需将大多数外涵未燃气流导入内涵并与内涵热气流快速掺混，其会造成较大的流阻损失。在内外涵环形混合器位置布置带波瓣分隔板的波浪形中缝式V型火焰稳定器后，只需将少量外涵未燃气流导入内涵用于冷却支板火焰稳定器，大多数外涵未燃气流由带波瓣分隔板的波浪形中缝式V型火焰稳定器组织参与加力燃烧，其造成的流阻损失相对较小，因而流阻损失小。
第四，燃烧效率高。对于涵道比0.5～0.6左右的加力涡扇发动机，在内外涵环形混合器后布置一般的V型火焰稳定器，其产生卡门涡街型回流涡，回流涡稳定性较差，且外涵未燃气流温度低，不利于燃油蒸发及火焰传播，容易导致熄火。在内外涵环形混合器位置布置带波瓣分隔板的波浪形中缝式V型火焰稳定器，其产生K-H型回流涡，回流涡稳定性较好，波瓣分隔板能够使回流区温度及其分布以及燃油蒸发及其分布都得到较好的改善，利于稳定燃烧及火焰传播，外涵未燃气流能充分参与加力燃烧，因而燃烧效率高。
附图说明
图1为本发明中带波瓣分隔板的波浪形中缝式V型火焰稳定器的等轴视图。
图2为本发明中火焰稳定器所带波瓣分隔板的等轴视图。
图3为本发明中带波瓣分隔板的波浪形中缝式V型火焰稳定器的侧视图。
图4为本发明中带波瓣分隔板的波浪形中缝式V型火焰稳定器的俯视图。
图5为本发明中火焰稳定器所带波瓣分隔板的俯视图。
图6为本发明中火焰稳定器所带波瓣分隔板的仰视图。
图7为本发明中带波瓣分隔板的波浪形中缝式V型火焰稳定器的前视图。
图8为本发明中带波瓣分隔板的波浪形中缝式V型火焰稳定器的后视图。
图9为本发明中火焰稳定器所带波瓣分隔板的前视图。
图10为本发明中火焰稳定器所带波瓣分隔板的后视图。
图11为本发明中带波瓣分隔板的波浪形中缝式V型火焰稳定器的纵向截面VX分布。
图12为本发明中带波瓣分隔板的波浪形中缝式V型火焰稳定器的横向截面VX分布。
图13为本发明中带波瓣分隔板的波浪形中缝式V型火焰稳定器的流线图。
在附图中，1为分隔板；2为波瓣；3为前缘；4为V型面；5为后缘。
具体实施方式
下面将结合附图1～10和实施例对本发明进行进一步详细说明。
一种带波瓣分隔板的波浪形中缝式V型火焰稳定器，主要由分隔板1、波瓣2、前缘3、V型面4、后缘5组成，其中，分隔板1和波瓣2相连组成波瓣分隔板，前缘3、V型面4和后缘5组成具波浪形几何特征的波浪形中缝式V型火焰稳定器，含3～5个波长，本实施例具体为3个。
作为本发明实施例的进一步改进，所述的波瓣分隔板和波浪形中缝式V型火焰稳定器展长相等，展长由具体发动机确定，本实施例具体为180mm，在上下方向，波瓣分隔板位于波浪形中缝式V型火焰稳定器中缝中间，沿前后方向，波瓣分隔板尾缘在波浪形中缝式V型火焰稳定器尾缘中线前18～21mm，本实施例具体为19.5mm。
作为本发明实施例的进一步改进，所述的波瓣2为方波瓣，壁厚0.8～1.2mm，本实施例具体为1mm，整个展向有13～21个波峰14～22个波谷，本实施例具体为19个波峰20个波谷，波瓣角36°～44°，本实施例具体为40°，在波瓣2端面中线轮廓上，波瓣高6.5～8mm，本实施例具体为7.25mm。
作为本发明实施例的进一步改进，所述的波浪形中缝式V型火焰稳定器壁厚1～2.5mm，本实施例具体为1.5mm，中缝宽4.5～8mm，本实施例具体为6mm，其各处横截面形状相同，前缘3为对V型面4轮廓线和中缝水平线倒圆角得到，圆角半径2～3.5mm，本实施例具体为2.5mm，V型面4宽27～33mm，本实施例具体为30mm，夹角27°～35°，本实施例具体为30°，后缘5宽33～39mm，本实施例具体为36mm，夹角50°～65°，本实施例具体为60°。
作为本发明实施例的进一步改进，所述的波浪形几何特征，在波峰位置起始和终止，波浪形为在锯齿形波的波峰和波谷倒圆角得到，圆角半径15～30mm，本实施例具体为18mm，锯齿形波振幅为6～15mm，本实施例具体为12mm。
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。

Claims (1)

1.一种带波瓣分隔板的波浪形中缝式V型火焰稳定器，其特征在于，由分隔板（1）、波瓣（2）、前缘（3）、V型面（4）、后缘（5）组成，其中，分隔板（1）和波瓣（2）相连组成波瓣分隔板，前缘（3）、V型面（4）和后缘（5）组成具波浪形几何特征的中缝式V型火焰稳定器，含3~5个波长；波瓣分隔板和波浪形中缝式V型火焰稳定器展长相等，展长由具体发动机确定，在上下方向，波瓣分隔板位于波浪形中缝式V型火焰稳定器中缝中间，沿前后方向，波瓣分隔板尾缘在波浪形中缝式V型火焰稳定器尾缘中线前18~21mm；波瓣（2）为方波瓣，壁厚0.8~1.2mm，整个展向有13~21个波峰14~22个波谷，波瓣角36°~44°，在波瓣（2）端面中线轮廓上，波瓣高6.5~8mm；波浪形中缝式V型火焰稳定器壁厚1~2.5mm，中缝宽4.5~8mm，其各处横截面形状相同，前缘（3）为对V型面（4）轮廓线和中缝水平线倒圆角得到，圆角半径2~3.5mm，V型面（4）宽27~33mm，夹角27°~35°，后缘（5）宽33~39mm，夹角50°~65°；波浪形几何特征在波峰位置起始和终止，波浪形为在锯齿形波的波峰和波谷倒圆角得到，圆角半径15~30mm，锯齿形波振幅为6~15mm。
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