CN113701191B - 一种交错导流中缝式v型火焰稳定器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种交错导流中缝式V型火焰稳定器，主要由分隔板、V型面、交错导流中缝、隔板、减轻孔组成，其中，分隔板后连接V型面，在V型面上布置交错导流中缝，在交错导流中缝每个孔的两侧垂直于V型面布置隔板，在隔板上布置有减轻孔。本发明的优点和取得的有益效果为：采用该交错导流中缝式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

一种交错导流中缝式V型火焰稳定器
技术领域
本发明涉及一种交错导流中缝式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交错导流中缝式V型火焰稳定器，在V型火焰稳定器前部两侧布置有交错导流孔，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。
一种交错导流中缝式V型火焰稳定器，主要由分隔板、V型面、交错导流中缝、隔板、减轻孔组成，其中，分隔板可视为内外涵环形混合器，分隔板后连接V型面，在V型面上布置交错导流中缝，在交错导流中缝每个孔的两侧垂直于V型面布置隔板，在隔板上布置有减轻孔。
进一步，所述的V型面展长由具体发动机确定，壁厚0.8～1.5mm，宽33～39mm，夹角36°～50°。
进一步，所述的交错导流中缝由长方形孔组成，整个展向两侧分别有13～21个和14～22个孔，在孔口平面孔口长9～12mm。
进一步，所述的隔板壁厚0.8～1.2mm，隔板两前缘与V型面两内壁面重合相连，隔板后缘为圆弧形，圆弧半径12～15mm。
进一步，所述的减轻孔形状为隔板两前缘往内偏移1.25～1.75mm，后缘往内偏移2.5～3.5mm，再在3个尖角处倒圆角得到，圆角半径都为3～4mm。
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。在内外涵环形混合器位置布置交错导流中缝式V型火焰稳定器，其产生K-H型回流涡，回流涡稳定性较好，交错导流中缝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交错导流中缝式V型火焰稳定器，其产生K-H型回流涡，回流涡稳定性较好，交错导流中缝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交错导流中缝式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交错导流中缝式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交错导流中缝式V型火焰稳定器，其产生K-H型回流涡，回流涡稳定性较好，交错导流中缝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为本发明中交错导流中缝式V型火焰稳定器的等轴视图。
图2为本发明中交错导流中缝式V型火焰稳定器的侧视图。
图3为本发明中交错导流中缝式V型火焰稳定器的俯视图。
图4为本发明中交错导流中缝式V型火焰稳定器的仰视图。
图5为本发明中交错导流中缝式V型火焰稳定器的前视图。
图6为本发明中交错导流中缝式V型火焰稳定器的后视图。
图7为本发明中交错导流中缝式V型火焰稳定器的纵向截面VX分布。
图8为本发明中交错导流中缝式V型火焰稳定器的横向截面VX分布。
图9为本发明中交错导流中缝式V型火焰稳定器的流线图。
在附图中，1为分隔板；2为V型面；3为交错导流中缝；4为隔板；5为减轻孔。
具体实施方式
下面将结合附图1～6和实施例对本发明进行进一步详细说明。
一种交错导流中缝式V型火焰稳定器，主要由分隔板1、V型面2、交错导流中缝3、隔板4、减轻孔5组成，其中，分隔板1可视为内外涵环形混合器，分隔板1后连接V型面2，在V型面2上布置交错导流中缝3，在交错导流中缝3每个孔的两侧垂直于V型面2布置隔板4，在隔板4上布置有减轻孔5。
作为本发明实施例的进一步改进，所述的V型面2展长由具体发动机确定，本实施例具体为180mm，壁厚0.8～1.5mm，本实施例具体为1mm，宽33～39mm，本实施例具体为36mm，夹角36°～50°，本实施例具体为40°。
作为本发明实施例的进一步改进，所述的交错导流中缝3由长方形孔组成，整个展向两侧分别有13～21个和14～22个孔，本实施例具体分别为19个和20个孔，在孔口平面孔口长9～12mm，本实施例具体为10.5mm。
作为本发明实施例的进一步改进，所述的隔板4壁厚0.8～1.2mm，本实施例具体为1mm，隔板4两前缘与V型面2两内壁面重合相连，隔板4后缘为圆弧形，圆弧半径12～15mm，本实施例具体为13.5mm。
作为本发明实施例的进一步改进，所述的减轻孔5形状为隔板4两前缘往内偏移1.25～1.75mm，本实施例具体为1.5mm，后缘往内偏移2.5～3.5mm，本实施例具体为3mm，再在3个尖角处倒圆角得到，圆角半径都为3～4mm，本实施例具体为3.5mm。
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 (5)

1.一种交错导流中缝式V型火焰稳定器，其特征在于，主要由分隔板(1)、V型面(2)、交错导流中缝(3)、隔板(4)、减轻孔(5)组成，其中，分隔板(1)可视为内外涵环形混合器，分隔板(1)后连接V型面(2)，在V型面(2)上布置交错导流中缝(3)，在交错导流中缝(3)每个孔的两侧垂直于V型面(2)布置隔板(4)，在隔板(4)上布置有减轻孔(5)。
2.根据权利要求1所述的交错导流中缝式V型火焰稳定器，其特征在于，所述的V型面(2)展长由具体发动机确定，壁厚0.8～1.5mm，宽33～39mm，夹角36°～50°。
3.根据权利要求1所述的交错导流中缝式V型火焰稳定器，其特征在于，所述的交错导流中缝(3)由长方形孔组成，整个展向两侧分别有13～21个和14～22个孔，在孔口平面孔口长9～12mm。
4.根据权利要求1所述的交错导流中缝式V型火焰稳定器，其特征在于，所述的隔板(4)壁厚0.8～1.2mm，隔板(4)两前缘与V型面(2)两内壁面重合相连，隔板(4)后缘为圆弧形，圆弧半径12～15mm。
5.根据权利要求1所述的交错导流中缝式V型火焰稳定器，其特征在于，所述的减轻孔(5)形状为隔板(4)两前缘往内偏移1.25～1.75mm，后缘往内偏移2.5～3.5mm，再在3个尖角处倒圆角得到，圆角半径都为3～4mm。
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