CN203823810U - 一种带导流片的先进旋涡燃烧室 - Google Patents
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Abstract
一种带导流片的先进旋涡燃烧室，由处于燃烧室通道内的前钝体、凹腔、后钝体、导流片和进气道组成，在燃烧室通道内放置前钝体和后钝体，前钝体和后钝体形成凹腔，前钝体前壁面与通道齐平，后钝体为突扩式开口结构，位于前钝体上下两侧对称布置设有两个导流片，进气道为上下两个小通道进气口。本实用新型的效果是：其燃烧性能明显优于常规钝体燃烧室，有利于增强凹腔稳焰及燃气掺混，大幅度提高燃烧效率，改善出口温度分布，降低NO排放。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种适用于旋转冲压发动机高速来流下稳定点火燃烧以及工业燃气轮机高效低污染燃烧的装置，具体涉及一种带导流片的先进旋涡燃烧室。
背景技术
在现代航空发动机及工业燃气轮机燃烧室中，先进的燃烧组织方式是保证主燃烧室性能全面满足综合设计要求的关键。美国Ramgen公司在旋转冲压发动机的研制中提出了先进旋涡燃烧室(Advanced Vortex Combustor -AVC)的概念，即在燃烧室内布置前、后两个钝体，两个钝体之间形成的凹腔捕捉回流旋涡构成值班火焰区域，回流区燃烧产物引燃主燃烧区域燃料而形成稳定燃烧。其点火区与主燃区相互独立，在高速来流下凹腔内能够形成稳定的回流旋涡对充当点火源，引燃主燃区域。先进旋涡燃烧室具有结构简单、重量较轻、火焰稳定域宽以及污染物排放低等诸多优点，被认为是有潜力的高性能低排放稳焰技术。
先进旋涡燃烧室凹腔内的稳定点火问题是此项技术的关键。目前的研究技术表明凹腔双旋涡结构最有利于驻涡类燃烧室综合性能的发挥。目前凹腔内双旋涡结构主要依靠凹腔前后壁面喷射来形成，即在凹腔前壁面喷入燃料，后壁面中部吹气，能够在凹腔内形成一大一小的双旋涡结构，下侧的大旋涡在燃烧中起稳定点火源的作用，上侧的小旋涡靠近主流，有利于主流与热源充分掺混，提高燃烧性能。但是凹腔射流有一定的不足：后钝体射流要到达前钝体后端面才能形成旋涡，这就要求凹腔长度较短，从而造成引燃区较小。后钝体喷射的空气由于靠近主流，易受主流影响而无法形成稳定的双涡结构。
常规的依靠凹腔射流形成双旋涡结构的钝体稳焰燃烧室，需要在凹腔内布置射流管或者在钝体壁面布置射流孔，通过射流方式将燃料或空气喷入凹腔，这种方式有一定的不足：进入凹腔的射流很容易影响到凹腔旋涡结构，进而影响凹腔流场稳定，不利于稳定点火；会增大燃烧室总压损失，从而综合性能下降；增加耗油量；结构复杂；燃料与空气掺混比例控制较难。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种带导流片的先进旋涡燃烧室，其燃烧性能明显优于常规钝体燃烧室，有利于增强凹腔稳焰及燃气掺混，大幅度提高燃烧效率，改善出口温度分布，降低NO排放。
本实用新型是这样来实现的，由处于燃烧室通道内的前钝体、凹腔、后钝体、导流片和进气道组成，其特征是：在燃烧室通道内放置前钝体和后钝体，前钝体和后钝体形成凹腔，前钝体前壁面与通道齐平，后钝体为突扩式开口结构，位于前钝体上下两侧对称布置设有两个导流片，进气道为上下两个小通道进气口。
本实用新型所述利用前钝体和后钝体之间形成的凹腔来稳定火焰。
本实用新型所述后钝体中间设置一通道，将整个钝体分为对称的上下两个部分，便于凹腔内热质与后钝体后侧进行交换。
本实用新型的工作原理：进气口的来流经过导流片的分流作用，一部分气流进入主燃区，另一部分进入凹腔产生双旋涡来充当稳定的点火源，导流片分流作用能够使燃烧室在不依赖凹腔射流的情况下形成两组发展充分、均匀、对称、稳定的双旋涡结构，其中的大旋涡用来充当稳定的点火源，小旋涡加强主流与凹腔内热流的掺混，强化传热传质，同时起到遮蔽主流的作用，使点火源免受主流高速气流的影响。
本实用新型的效果是：（1）其燃烧性能明显优于常规钝体燃烧室，有利于增强凹腔稳焰及燃气掺混，大幅度提高燃烧效率，改善出口温度分布，降低NO排放；（2）导流片结构参数适当时，燃烧室在贫燃条件下可以实现低压降、低污染的稳定燃烧，而且出口温度分布均匀；（3）无需凹腔内另外增加燃料，节约燃料，在工程制造方面，结构紧凑，易于加工，易于操作，所需零部件能批量生产，降低成本，维护方便。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为本实用新型凹腔内部流场分布图。
在图中，1、前钝体，2、凹腔，3、后钝体，4、导流片，5、燃烧室通道，6、进气口。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型进一步说明。
如图1所示，本实用新型是这样来工作和实施的，由处于燃烧室通道5内的前钝体1、凹腔2、后钝体3、导流片4和进气道组成，其特征是：在燃烧室通道5内放置前钝体1和后钝体3，前钝体1和后钝体3形成凹腔2，前钝体1前壁面与燃烧室通道5齐平，后钝体3为突扩式开口结构，位于前钝体1上下两侧对称布置设有两个导流片4，进气道为上下两个小通道进气口6；所述后钝体3中间设置一通道，将整个钝体分为对称的上下两个部分，便于凹腔内热质与后钝体后侧进行交换；所述前钝体1和后钝体3之间形成的凹腔2来稳定火焰。
所述各部件的最佳尺寸比例为：后钝体3与前钝体1的宽度比为0.7，凹腔2的长度为前钝体宽度的0.6倍，导流片4距离前钝体1上端面的垂直高度为进气道宽度的0.1~0.4倍，导流片4伸入凹腔2的长度为前钝体1宽度的0.1~0.4倍，导流片4距离前钝体1后端面的长度为凹腔2长度的0.1~0.2倍。
如图2所示，为本实用新型燃烧室凹腔内部流场分布图，可见燃烧室凹腔内形成了两组双旋涡结构，且两组旋涡充满凹腔，均匀对称，旋涡之间独立，凹腔稳焰效果显著。
Claims (1)
1.一种带导流片的先进旋涡燃烧室，由处于燃烧室通道内的前钝体、凹腔、后钝体、导流片和进气道组成，其特征是：在燃烧室通道内放置前钝体和后钝体，前钝体和后钝体形成凹腔，前钝体前壁面与通道齐平，位于前钝体上下两侧对称布置设有两个导流片，后钝体为突扩式开口结构，后钝体中间设置一通道，将整个钝体分为对称的上下两个部分，进气道为上下两个小通道进气口。
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