CN106499516B - 内燃波转子混气形成装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种内燃波转子混气形成装置，包括相连的渡管段和波转子进气端段，所述的波转子进气端段上壁面开有若干小孔，每个小孔上均连接有燃料喷射支管，每根燃料喷射支管通过独立的阀门连接到燃料入口总管；波转子进气端段内部通道设置有两块导流板，导流板将波转子进气端段分成三个入口区，三个入口区填充不同浓度的混气。本发明具有最大化的总压恢复系数，实现有限距离过渡，实现了混气分层分布，并且通过导流板可以替代电机驱动波转子的运动。
Description
技术领域
本发明涉及新概念非定常燃烧技术领域，具体是一种内燃波转子混气形成装置。
背景技术
波转子也称压力交换器、能量交换器，是利用不稳定的波对不同能量密度的气流进行能量交换的设备，具有提高各种发动机和机械的性能与运行特性的优势。波转子发动机的组件之一压气机出口到波转子进气端板入口的混气形成装置是构成波转子发动机的关键元件之一。波转子的混气形成装置主要用于波转子混气的填充。考虑到波转子对填充混气的要求和进气管出口圆形横截面到波转子进气端入口环形横截面的过渡，对于波转子过渡管设计需要满足以下几点：1)最大化的总压恢复系数，2）过渡管装置出口截面混气分层分布，3）有限距离过渡。查阅相关文献和专利发现并没有相关装置可满足的需求，如专利"Wave Rotor Detonation Engine"，专利号：US6460342B1提出了一种采用爆震燃烧模式的内燃波转子装置，它把进气端口沿周向分成若干区域，每个区域通入不同种类及成分的气体，使燃料在波转子通道内呈层状分布，这一设计思想能很好的满足对于波转子过渡管出口截面混气分层分布的要求，但是有关过渡管装置的过渡管段并没有涉及。专利"Partitioned multi-channel combustor"，专利号：US6526936B2，将波转子进口端口同时沿周向和径向进行分割，可以更精确地控制波转子通道内的油气分布；也只是涉及混气分层分布，对于已有的波转子发动机实验装置并没有可以很好满足使用的过渡管装置。
另外，现有的波转子实验平台采用的是以电机带动转子通道旋转的驱动方式，经济性和实用性不高。
发明内容
本发明为了解决现有技术的问题，提供了一种内燃波转子混气形成装置，过渡管装置出口截面混气分层分布，具有最大化的总压恢复系数，实现有限距离过渡，实现了混气分层分布，并且通过导流板可以替代电机驱动波转子的运动。
本发明包括相连的过渡管段和波转子进气端段，所述的波转子进气端段上壁面开有若干小孔，每个小孔上均连接有燃料喷射支管，每根燃料喷射支管通过独立的阀门连接到燃料入口总管；波转子进气端段内部通道设置有两块导流板，导流板将波转子进气端段分成三个入口区，三个入口区填充不同浓度的混气，可以实现连接的波转子发动机中的转子通道内混气的分层分布。
进一步改进，所述的波转子进气端段截面为170o环形结构，所述的过渡管段和波转子进气端段连接端截面为170o环形结构，过渡管段另一端截面圆形结构，过渡管段的170o环形截面端与圆形截面端之间为直纹曲面结构，此曲面造型具有流动损失小的特点。
进一步改进，所述的过渡管段和波转子进气端段连接处设置有密封橡胶垫片。
进一步改进，所述的两块导流板提供的导流角度分别为0o、37o，导流板将波转子进气端段分成的三个入口区所占角度分别为29o、103o、38o。
进一步改进，所述的燃料入口总管为弧形结构，燃料入口总管与波转子进气端段上壁面同心。
进一步改进，所述的波转子进气端段上壁面小孔间的间隔为5°，小孔采用单孔逆喷方式，实验发现采用单孔逆喷射方式混气形成质量较好。
本发明有益效果在于：
1、实现了混气分层分布，提高了燃料的燃烧效率。
2、减小了波转子混气填充过程的流动损失。
3、利用填充混气产生的轴向作用力驱动转子通道的旋转，取代电机，减小了实验系统的复杂性。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图。
图2为波转子进气端段结构示意图。
图3为过渡管段结构示意图。
图4为燃料喷射支管结构示意图。
图5为燃料入口总管结构示意图。
图6为阀门结构示意图。
图7为本发明与波转子发动机时结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
本发明结构如图1所示，包括相连的过渡管段8和波转子进气端段2。
所述的波转子进气端段2结构如图2所示，为等横截面柱体，包括上壁面2e、下壁面2d，前连接法兰2a和后连接法兰2b，其横截面为170o环形截面，其中内环直径为175.2mm、外环直径为230.8mm、圆周角为170o。波转子进气端段2内部通道设置有两块导流板1，导流板1将波转子进气端段2分成三个入口区，三个入口区填充不同浓度的混气，可以实现连接的波转子发动机中的转子通道内混气的分层分布。两块导流板1提供的导流角度分别为0o、37o，导流板1将波转子进气端段2分成的三个入口区所占角度分别为29o、103o、38o。
波转子进气端段上壁面2e开有一排9个直径为6mm的小孔2c，小孔2c沿进气端段上壁2e圆弧面间隔10o。每个小孔上均连接有燃料喷射支管5（如图4所示），每根燃料喷射支管5通过独立的阀门3（如图6所示）连接到燃料入口总管4（如图5所示），燃料入口总管4为弧形结构，燃料入口总管4与波转子进气端段2上壁面2e同心。。
所述各燃料喷射支管5长度为60mm，各燃料支管5与波转子进气端段2采用焊接技术固定。各燃料喷射支管5具体结构如图4所示，包括底端5a、管身5b和顶端5c，距底端5a距离为4mm处管身5c开有2mm的孔5d，孔5d的开向与来流方向相反，各燃料喷射支管底端5a距波转子进气端段内部下壁面2d为4mm。
所述的过渡管段8结构如图3所示，长度为110mm。过渡管段8和波转子进气端段2连接端截面为170o环形结构，该连接端设有过渡段前法兰8b。过渡管段8另一端截面圆形结构，该连接端设有过渡段后法兰8a。过渡段前法兰8b和波转子进气端段2的后连接法兰2b之间通过沉头螺栓6连接，过渡段前法兰8b和后连接法兰2b厚度为20mm，两者之间还设置有密封橡胶垫片7，密封橡胶垫片7厚度为2mm。
该波转子进气端段2的170o环形截面端与圆形截面端之间为直纹曲面结构，此曲面造型具有流动损失小的特点。
本发明与波转子发动机时结构示意图如图7所示，波转子发动机11包括波转子进气端板11a和转子通道11b。导流板1具有改变流体运动方向,作用于转子通道11b后产生轴向力用于驱动转子通道11b的旋转。
本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (6)
1.一种内燃波转子混气形成装置，其特征在于：包括相连的过渡管段（8）和波转子进气端段（2），所述的波转子进气端段（2）上壁面开有若干小孔，每个小孔上均连接有燃料喷射支管（5），每根燃料喷射支管（5）通过独立的阀门（3）连接到燃料入口总管（4）；波转子进气端段（2）内部通道设置有两块导流板（1），导流板（1）将波转子进气端段（2）分成三个入口区。
2.根据权利要求1所述的内燃波转子混气形成装置，其特征在于：所述的波转子进气端段（2）截面为170o环形结构，所述的过渡管段（8）和波转子进气端段（2）连接端截面为170o环形结构，过渡管段（8）另一端截面圆形结构，过渡管段（8）的170o环形截面端与圆形截面端之间为直纹曲面结构。
3.根据权利要求1或2所述的内燃波转子混气形成装置，其特征在于：所述的过渡管段（8）和波转子进气端段（2）连接处设置有密封橡胶垫片（7）。
4.根据权利要求1或2所述的内燃波转子混气形成装置，其特征在于：所述的两块导流板（1）提供的导流角度分别为0o、37o，导流板（1）将波转子进气端段（2）分成的三个入口区所占角度分别为29o、103o、38o。
5.根据权利要求1或2所述的内燃波转子混气形成装置，其特征在于：所述的燃料入口总管（4）为弧形结构，燃料入口总管（4）与波转子进气端段（2）上壁面同心。
6.根据权利要求1或2所述的内燃波转子混气形成装置，其特征在于：所述的波转子进气端段（2）上壁面小孔间的间隔为5°。
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