CN220582497U - 一种爆震波传播方向准确可控的旋转爆震燃烧室 - Google Patents
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Abstract
一种爆震波传播方向准确可控的旋转爆震燃烧室，包括进气道、油路组件、点火器、爆震燃烧室；油路组件与进气道连通，用于向爆震燃烧室提供燃料；点火器设置于爆震燃烧室内的前端，用于对进入爆震燃烧室内的燃料‑空气掺混气进行点火，以形成旋转爆震燃烧；偏转楔板位于爆震燃烧室内，偏转楔板与水平方向的角度为45°，偏转楔板包括气膜冷却孔和冷却流道；所述气膜冷却孔沿偏转楔板的厚度方向贯穿偏转楔板，所述冷却流道沿偏转楔板的宽度方向设置，且冷却流道与气膜冷却孔在内部连通。本实用新型原理简单，结构可靠，可在旋转爆震燃烧室工作过程中，准确控制爆震波传播方向，从而实现旋转爆震燃烧室与涡轮部件的最优匹配。
Description
技术领域
本实用新型涉及旋转爆震发动机领域，尤其涉及一种爆震波传播方向准确可控的旋转爆震燃烧室。
背景技术
燃烧可分为两种不同模态：爆燃和爆震。相比于爆燃，爆震不仅拥有更高的热效率及能量释放率，而且还可以实现总压增益。通过将传统航空发动机中的爆燃燃烧室替换为爆震燃烧室，有望进一步提高发动机的综合性能。目前，爆震燃烧室主要有三种类型：脉冲爆震燃烧室、斜爆震燃烧室以及旋转爆震燃烧室。其中，旋转爆震燃烧室具有结构紧凑、推力稳定、只需一次点火便可连续工作等特点，有望最先实现工程实际应用。
与燃气涡轮发动机结合成为旋转爆震燃气涡轮发动机是旋转爆震燃烧室的技术应用之一。与传统燃气涡轮发动机相比，旋转爆震燃气涡轮发动机可以减少压气机的级数，精简发动机结构并降低发动机重量。同时旋转爆震燃气涡轮发动机还将具有燃油消耗低、推重比高等优点。然而，旋转爆震燃烧室出口的燃气处于高频脉动状态，这种脉动特性会影响涡轮输出功率的稳定性，加剧叶片所受的气动载荷，降低涡轮的使用寿命及可靠性。并且爆震波的传播方向会影响上述现象的发生。试验结果表明，在旋转爆震燃波传播过程中，可能会出现多种传播模态，包括顺时针传播模态、逆时针传播模态、多波反向对撞模态等。这种爆震波传播方向的不确定性对于涡轮的稳定运行而言是十分不利的。因此，实现对爆震波传播方向的控制，对于推进旋转爆震燃气涡轮发动机的技术发展具有重要的意义。
发明内容
本实用新型的目的在于解决现有技术中的上述问题，提供一种爆震波传播方向准确可控的旋转爆震燃烧室，原理简单，结构可靠，可以在旋转爆震燃烧室工作过程中，准确控制爆震波传播方向，从而实现旋转爆震燃烧室与涡轮部件的最优匹配。
为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种爆震波传播方向准确可控的旋转爆震燃烧室，包括进气道、油路组件、点火器、爆震燃烧室；
所述油路组件与进气道连通，用于向爆震燃烧室提供燃料；
所述点火器设置于爆震燃烧室内的前端，用于对进入爆震燃烧室内的燃料-空气掺混气进行点火，以形成旋转爆震燃烧；
所述爆震燃烧室设于进气道的后方，包括内壁面、外壁面和偏转楔板；内壁面和外壁面构成一腔室，所述偏转楔板位于腔室内且安装于内壁面上，偏转楔板包括气膜冷却孔和冷却流道；所述气膜冷却孔沿偏转楔板的厚度方向贯穿偏转楔板，所述冷却流道沿偏转楔板的宽度方向设置，且冷却流道与气膜冷却孔在内部连通，冷却流道的外端部与外界连通；其中，冷却气经由冷却流道注入偏转楔板内，然后由气膜冷却孔流出。
所述偏转楔板与水平方向的角度为45°；所述偏转楔板的底部设有安装孔，通过安装孔与内壁面连接。
所述油路组件包括供油管路和设于供油管路端部的雾化喷头，所述雾化喷头位于进气道内。
所述油路组件沿发动机周向均匀布置多组。
所述点火器沿发动机周向均匀布置。
所述偏转楔板沿爆震燃烧室周向均匀布置。
相对于现有技术，本实用新型技术方案取得的有益效果是：
本实用新型所述一种爆震波传播方向准确可控的旋转爆震燃烧室可利用偏转楔板与爆震波诱导斜激波之间的相互作用，在旋转爆震燃烧室运行过程中自动实现爆震波传播方向的准确控制，其原理简单，结构可靠。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为本实用新型的剖视示意图。
图3为油路组件示意图。
图4为偏转楔板的结构示意图。
图5为爆震波传播方向与预设方向一致时斜激波在偏转楔板处发生弱反射示意图。
图6为爆震波传播方向与预设方向一致时预混气正常喷注示意图。
图7为爆震波传播方向与预设方向不一致时斜激波在偏转楔板处发生强反射示意图。
图8为爆震波传播方向与预设方向不一致时预混气喷注受抑制示意图。
附图标记：1进气道，2油路组件，21供油管路，22雾化喷头，3点火器，4爆震燃烧室，41内壁面，42外壁面，43偏转楔板，431气膜冷却孔，432冷却流道。
具体实施方式
为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本实用新型做进一步详细说明。
参见图1～4，本实用新型所述的爆震波传播方向准确可控的旋转爆震燃烧室包括进气道1、油路组件2、点火器3、爆震燃烧室4；
所述爆震燃烧室4设于进气道1的后方，包括内壁面41、外壁面42和偏转楔板43；内壁面41和外壁面42构成一腔室，所述偏转楔板43位于腔室内且安装于内壁面41上，偏转楔板43与水平方向的角度为45°，偏转楔板43包括气膜冷却孔431和冷却流道432；所述气膜冷却孔431沿偏转楔板43的厚度方向贯穿偏转楔板43，所述冷却流道432沿偏转楔板43的宽度方向设置，且冷却流道432与气膜冷却孔431在内部连通，冷却流道432的外端部与外界连通；其中，冷却气经由冷却流道432注入偏转楔板43内，而后冷却气由偏转楔板43表面均布的若干气膜冷却孔431流出；
所述油路组件2受控连通于进气道1，用于向爆震燃烧室4提供燃料，包括供油管路21和设于供油管路21端部的雾化喷头22，所述雾化喷头22位于进气道1内；
所述点火器3设置于爆震燃烧室4内的前端，用于对进入爆震燃烧室4内的燃料-空气掺混气进行点火，以形成旋转爆震燃烧。
本实施例油路组件2沿发动机周向均布12组，点火器3沿发动机周向均布8组，以便于实现爆震燃烧室4的顺利起爆及稳定燃烧。燃料经供油管路21供入并由雾化喷头22进行雾化处理，再与进气道1内的来流空气进行掺混，掺混后流入爆震燃烧室4内，并由点火器3点火形成旋转爆震燃烧。
本实施例偏转楔板周向均布8个，每个偏转楔板上均布有若干气膜冷却孔431。具体地，偏转楔板底部设有安装孔，通过安装孔将偏转楔板安装于内壁面上。
在旋转爆震燃烧室4进行爆震燃烧的同时，从外部引入冷却气经由冷却流道432注入偏转楔板43内，而后冷却气由气膜冷却孔431流出，隔绝高温燃气与偏转楔板43的直接接触，从而达到热防护的目的。
本实用新型所述一种爆震波传播方向准确可控的旋转爆震燃烧室中的偏转楔板可以对爆震波传播方向进行准确控制，控制过程如下：
1、参见图5，当爆震波传播方向为逆时针时，由Fluent软件得到的仿真结果图6所示，此时爆震波诱导的斜激波与偏转楔板处于相对“垂直”状态，斜激波在偏转楔板处仅会发生轻微的激波反射，产生的这个弱反射波不会对爆震燃烧状态产生明显影响；
2、参见图7，当爆震波传播方向为顺时针时，仿真结果如图8所示，爆震波诱导的斜激波与偏转楔板处于相对“平行”状态，斜激波会在偏转楔板表面发生强烈的激波反射。当这道高强度的反射激波回传至爆震波处时，会明显地抑制新鲜预混气的喷注，造成预混气填充区域高度下降；
3、在下一个传播周期中，由于过低的预混区高度无法维持爆震波的继续自持传播，爆震波发生湮灭，旋转爆震燃烧室进入熄爆期，直至下一次起爆产生相反传播方向的旋转爆震波后，燃烧室才可进入稳定运行状态，由此实现爆震波传播方向的准确控制。
本实用新型所述的爆震波传播方向准确可控的旋转爆震燃烧室可以在旋转爆震燃烧室工作过程中，准确控制爆震波的传播方向，并且原理简单，结构可靠，便于应用于工程实际中。
Claims (6)
1.一种爆震波传播方向准确可控的旋转爆震燃烧室，其特征在于：包括进气道、油路组件、点火器、爆震燃烧室；
所述油路组件与进气道连通，用于向爆震燃烧室提供燃料；
所述点火器设置于爆震燃烧室内的前端，用于对进入爆震燃烧室内的燃料-空气掺混气进行点火，以形成旋转爆震燃烧；
所述爆震燃烧室设于进气道的后方，包括内壁面、外壁面和偏转楔板；内壁面和外壁面构成一腔室，所述偏转楔板位于腔室内且安装于内壁面上，偏转楔板包括气膜冷却孔和冷却流道；所述气膜冷却孔沿偏转楔板的厚度方向贯穿偏转楔板，所述冷却流道沿偏转楔板的宽度方向设置，且冷却流道与气膜冷却孔在内部连通，冷却流道的外端部与外界连通；其中，冷却气经由冷却流道注入偏转楔板内，然后由气膜冷却孔流出。
2.如权利要求1所述的一种爆震波传播方向准确可控的旋转爆震燃烧室，其特征在于：所述偏转楔板与水平方向的角度为45°；所述偏转楔板的底部设有安装孔，通过安装孔与内壁面连接。
3.如权利要求1所述的一种爆震波传播方向准确可控的旋转爆震燃烧室，其特征在于：所述油路组件包括供油管路和设于供油管路端部的雾化喷头，所述雾化喷头位于进气道内。
4.如权利要求1所述的一种爆震波传播方向准确可控的旋转爆震燃烧室，其特征在于：所述油路组件沿发动机周向均匀布置多组。
5.如权利要求1所述的一种爆震波传播方向准确可控的旋转爆震燃烧室，其特征在于：所述点火器沿发动机周向均匀布置。
6.如权利要求1所述的一种爆震波传播方向准确可控的旋转爆震燃烧室，其特征在于：所述偏转楔板沿爆震燃烧室周向均匀布置。
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