CN111520765A - 具有非圆形横截面的旋转爆震燃烧器 - Google Patents

具有非圆形横截面的旋转爆震燃烧器 Download PDF

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Abstract

一种旋转爆震燃烧器包括非圆形的环形燃烧通道。具体地，本旋转爆震燃烧器包括前壁、径向内壁和径向外壁。径向内壁和径向外壁围绕燃烧器的纵向轴线从前壁向下游延伸，从而在径向内壁和径向外壁之间限定环形通道。空气入口和燃料入口靠近前壁设置，并与环形通道成流体连通。环形通道的横截面可为椭圆形或多边形，由内壁和外壁的弧形边和/或直边限定。

Description

具有非圆形横截面的旋转爆震燃烧器
技术领域
本公开大体涉及燃气涡轮发动机领域，并且更特别地涉及具有非圆形横截面的旋转爆震燃烧器。
背景技术
例如燃气涡轮系统的一些常规的涡轮机械被用来产生电能或为飞行器提供推进力。大体上，燃气涡轮系统包括压缩机、燃烧器和涡轮。空气可经由其入口端被吸入压缩机，在压缩机中，空气通过穿过多级旋转叶片和固定喷嘴而被压缩。压缩空气与燃料混合并在燃烧器中燃烧，所得的燃烧产物(热气体)被引导至涡轮，以将热能和动能转化为功。
作为目前世界范围内大量研究的主题，旋转爆震燃烧器被认为提供了优于脉冲爆震燃烧器和常规的爆燃燃烧器的效率益处。当管或管道结构中的燃料/氧化剂(例如空气)混合物经由火花或另一合适的点火源点燃以产生压缩波时，燃烧过程开始。压缩波之后是将压缩波转变成爆震波的化学反应。爆震波周向地和轴向地行进通过由管限定的燃烧室。在空气和燃料被供给到燃烧室中时，它们被爆震波消耗掉。在爆震波消耗空气和燃料时，沿着燃烧室行进的燃烧产物加速并从燃烧室排出。
具体地，如图1所示，旋转爆震燃烧器2包括内壁6和外壁8，它们一起限定环形通道4。燃烧器2具有由前壁14限定的入口端10，来自压缩机(未示出)的压缩空气被引入该入口端10以与燃料混合。一旦在爆震前锋16点燃，燃料和空气混合物12产生一个或多个自维持爆震波，该自维持爆震波作为倾斜冲击波18在周向方向15上行进通过环形通道4(即，围绕燃烧器2的纵向轴线)，并靠近爆震前锋16提供高压区域16。在波18行进通过环形空间4时，进入的反应物填充物13被消耗掉，这有助于将燃烧产物22从环形通道4中推出。燃烧产物22经由出口端20离开燃烧器2，用于输送到涡轮(未示出)。
燃烧产物22流过涡轮中的流体流动路径，该流体流动路径被限定在多个旋转叶片和设置在旋转叶片之间的多个固定喷嘴之间，使得每组旋转叶片和对应的每组固定喷嘴限定涡轮级。典型地，涡轮叶片的旋转也导致联接到转子的压缩机叶片的旋转。
在旋转爆震燃烧器的开发中，计算机建模大体使用圆形横截面来表示内壁6和外壁8之间的环形空间4。然而，已经发现，这种圆形架构抑制了燃烧产物22向涡轮区段的有效输送。因此，具有与涡轮区段的入口更互补的形状的架构是所需的。
发明内容
本公开涉及旋转爆震燃烧器，在该旋转爆震燃烧器中，环形燃烧通道的横截面是非圆形的。具体地，本旋转爆震燃烧器包括前壁、径向内壁和径向外壁。径向内壁和径向外壁围绕燃烧器的纵向轴线从前壁向下游延伸，从而在径向内壁和径向外壁之间限定环形通道。空气入口和燃料入口靠近前壁设置，并与环形通道成流体连通。环形通道的横截面可为椭圆形或多边形，由内壁和外壁的弧形边和/或直边限定。
技术方案1. 一种旋转爆震燃烧器，包括：
前壁；
径向内壁，其从所述前壁向下游延伸并围绕纵向轴线；
径向外壁，其从所述前壁向下游延伸，所述径向外壁围绕所述径向内壁，以在所述径向内壁和所述径向外壁之间限定环形通道；和
空气入口和燃料入口，其靠近所述前壁设置，并与所述环形通道成流体连通；
其中，所述环形通道的横截面是非圆形的。
技术方案2. 根据任意前述技术方案所述的旋转爆震燃烧器，其特征在于，所述燃料入口正交于所述空气入口。
技术方案3. 根据任意前述技术方案所述的旋转爆震燃烧器，其特征在于，所述环形通道的横截面是椭圆形的。
技术方案4. 根据任意前述技术方案所述的旋转爆震燃烧器，其特征在于，所述内壁和所述外壁各自包括多个直壁段；并且其中，所述环形通道的横截面包括设置在所述内壁的所述直壁段和所述外壁的所述直壁段之间的多个直通道。
技术方案5. 根据任意前述技术方案所述的旋转爆震燃烧器，其特征在于，所述多个直通道限定具有八个直通道的细长八边形横截面。
技术方案6. 根据任意前述技术方案所述的旋转爆震燃烧器，其特征在于，所述内壁和所述外壁各自包括按交替顺序连接的多个直壁段和多个弧形壁段；并且其中，所述环形通道的横截面包括交替顺序连接的直通道和弧形通道，所述直通道和所述弧形通道分别限定在所述内壁和所述外壁的所述直壁段和所述弧形壁段之间。
技术方案7. 根据任意前述技术方案所述的旋转爆震燃烧器，其特征在于，在所述内壁和所述外壁中的每个中的所述按交替顺序连接的直壁段和弧形壁段限定大体跑道形的横截面；并且其中，所述按交替顺序连接的直壁段和弧形壁段包括第一直边、连接到所述第一直边的第一弧形边、连接到所述第一弧形边的第二直边以及在所述第二直边和所述第一直边之间延伸的第二弧形边。
技术方案8. 根据任意前述技术方案所述的旋转爆震燃烧器，其特征在于，在所述内壁和所述外壁中的每个中的所述按交替顺序连接的直壁段和弧形壁段限定大体三角形的横截面；并且其中，所述按交替顺序连接的直壁段和弧形壁段包括第一直边、连接到所述第一直边的第一弧形拐角、连接到所述第一弧形拐角的第二直边、连接到所述第二直边的第二弧形拐角、连接到所述第二弧形拐角的第三直边以及在所述第三直边和所述第一直边之间延伸的第三弧形拐角。
技术方案9. 根据任意前述技术方案所述的旋转爆震燃烧器，其特征在于，所述内壁和所述外壁中的每个的所述按交替顺序连接的直壁段和弧形壁段限定具有八个直边和八个弧形拐角的细长八边形横截面。
技术方案10. 根据任意前述技术方案所述的旋转爆震燃烧器，其特征在于，所述燃料入口包括多个燃料入口；并且其中，所述燃料入口设置成仅与所述直壁段成流体连通。
技术方案11. 根据任意前述技术方案所述的旋转爆震燃烧器，其特征在于，还包括第一流体仓室壁，所述第一流体仓室壁限定与所述空气入口和所述燃料入口中的至少一者连通的第一流体仓室。
技术方案12. 根据任意前述技术方案所述的旋转爆震燃烧器，其特征在于，所述第一流体仓室壁在所述径向内壁的径向内侧。
技术方案13. 根据任意前述技术方案所述的旋转爆震燃烧器，其特征在于，所述第一流体仓室壁在所述径向外壁的径向外侧。
技术方案14. 根据任意前述技术方案所述的旋转爆震燃烧器，其特征在于，还包括第二流体仓室壁，所述第二流体仓室壁限定与所述空气入口和所述燃料入口中的至少一者连通的第二流体仓室。
技术方案15. 根据任意前述技术方案所述的旋转爆震燃烧器，其特征在于，所述第一流体仓室壁设置在所述径向内壁的径向内侧；并且其中，所述第二流体仓室壁设置在所述径向外壁的径向外侧。
附图说明
针对本领域普通技术人员的说明书阐述了本系统和方法的完整且可行的(enabling)公开，包括使用该系统和方法的最佳模式。说明书参考附图，在附图中：
图1是根据常规实践的旋转爆震燃烧器的示意图；
图2是根据本旋转爆震燃烧器的一个方面的旋转爆震燃烧器的示意性横截面；
图3是根据本公开的第一方面的如图2所示的设有卵形横截面的第一示例性旋转爆震燃烧器的示意图；
图4是图3的旋转爆震燃烧器的透视图；
图5是根据本公开的第二方面的如图2所示的设有跑道形横截面的第二示例性旋转爆震燃烧器的入口端的示意图；
图6是图5的旋转爆震燃烧器的透视图；
图7是根据本公开的第三方面的如图2所示的设有三角形横截面的第三示例性旋转爆震燃烧器的入口端的示意图；
图8是图7的旋转爆震燃烧器的透视图；
图9是根据本发明的第四方面的如图2所示的设有细长八边形横截面的第四示例性旋转爆震燃烧器的入口端的示意图；
图10是图9的旋转爆震燃烧器的透视图；
图11是根据本发明的第五方面的如图2所示的设有倒圆矩形横截面的第五示例性旋转爆震燃烧器的入口端的示意图；和
图12是图11的旋转爆震燃烧器的透视图。
具体实施方式
现在将详细参考本公开的各种实施例，其一个或多个示例在附图中被示出。详细描述使用数字和字母标记来指代附图中的特征。附图和描述中类似或相似的标记用于指代本公开的类似或相似的部分。
为了清楚地描述具有非圆形横截面的当前旋转爆震燃烧器，在本公开的范围内，将使用某些术语来指代和描述相关的机器构件。在可能的情况下，通用行业术语将以与术语的公认含义一致的方式被使用和采用。除非另有说明，否则应该赋予这样的术语与本申请的上下文和所附权利要求书的范围一致的广义解释。本领域普通技术人员将意识到，特定构件通常可使用若干不同或重叠的术语来指代。本文中可被描述为单个部分的对象可包括多个构件并且在另一背景下被引用为由多个构件组成。备选地，本文中可被描述为包括多个构件的对象可在别处被称为单个集成部分。
此外，如下面所描述的，本文中可经常使用若干个描述性术语。术语“第一”、“第二”和“第三”可能够互换地使用，以将一个构件与另一个构件区分开来，并且不旨在表示独立构件的位置或重要性。
如本文所用，“下游”和“上游”是指示相对于流体流动的方向的术语，流体例如是通过涡轮发动机的工作流体。术语“下游”对应于流体的流动方向，术语“上游”是指与流动方向相反的方向(即流体流自的方向)。在没有任何进一步特异性的情况下，术语“前”和“后”是指相对位置，其中“前”用于描述朝向发动机的前(或压缩机)端或朝向燃烧器的入口端定位的构件或表面，而“后”用于描述朝向发动机的后(或涡轮)端或朝向燃烧器的出口端定位的构件。术语“内部”用于描述靠近涡轮轴或燃烧器的纵向轴线的构件，而术语“外部”用于描述远离涡轮轴或燃烧器的纵向轴线的构件。
通常需要描述处于不同径向、轴向和/或周向位置的部分。如图2所示，“A”轴线代表轴向取向。如本文所用，术语“轴向”和/或“轴向地”是指物体沿着轴线A的相对位置/方向，该轴线A基本上平行于燃气涡轮系统的旋转轴线。如本文进一步所用，术语“径向”和/或“径向地”是指物体沿着轴线“R”的相对位置或方向，该轴线“R”仅在一个位置与轴线A相交。在一些实施例中，轴线R基本上垂直于轴线A。最后，术语“周向”是指围绕轴线A的移动或位置(例如，轴线“C”)。术语“周向”可指围绕相应物体(例如转子)的中心延伸的维度。
本文使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而并非旨在为限制性的。如本文所用，单数形式“一”、“一种”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文另有清楚地指示。还应当理解，当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”指定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或构件的存在，但不排除存在或添加一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、构件和/或其组合。
每个示例都是通过解释而非限制的方式提供的。事实上，对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离本公开的范围或精神的情况下，可进行修改和变型。例如，作为一个实施例的部分示出或描述的特征可用于另一个实施例，以产生又一个实施例。因此，意图是，本公开涵盖如归入所附权利要求书的范围内的这些修改和变型及其等同物。
尽管出于说明的目的将在用于在飞行器推进中使用的旋转爆震燃烧器的背景下大体描述本公开的示例性实施例，但是本领域普通技术人员将容易意识到，本公开的实施例也可应用于陆基发电燃气涡轮。
现在参考附图，图2示出根据本文公开的各种实施例的旋转爆震燃烧器100的侧视图。燃烧器100包括在入口端110和出口端120之间延伸的燃烧管102。燃烧管102包括内壁106和外壁108，外壁108与内壁106径向地间隔开且外壁108周向地围绕内壁106，以在两者间限定环形通道104。
在本实施例中，环形通道(例如104)关于燃烧器100的中心线105或纵向轴线对称，中心线105或纵向轴线可与发动机中心线共线。在此上下文中，术语“环形”不限于限定圆形横截面的通道。相反，术语“环形”广义地涵盖任何形状的任何无障碍通道，其周向地围绕中心线105并且限定流体(例如燃烧产物)可流过的通道。
燃烧器100的入口端110包括前壁114，而出口端120包括后壁124。前壁114限定环形通道104的上游边界，而后壁124限定环形通道104的下游边界。
仓室(plenum)130在流体入口132上游流体联接到燃烧器管102，用于将空气、氧化剂或其它流体输送到环形通道104。在示出的实施例中，仓室130是空气仓室，其接收来自空气源(例如压缩机，未示出)的空气。然而，仓室130可改为将燃料和空气的混合物输送到环形通道104中。
仓室130限定在第一侧壁134(其限定仓室130的径向外部边界)、第二侧壁136(其限定仓室130的径向内部边界)和仓室端壁137(其限定仓室130的轴向后边界)内。第一侧壁134和第二侧壁136中的每个都在轴向或基本轴向的方向上延伸。弯曲的过渡部分135在第一侧壁134和燃烧器管102的前壁114之间延伸。仓室端壁137在燃烧器管102的内壁106和第二侧壁136之间延伸。具体地，仓室端壁137限定从第二侧壁136延伸的弯曲表面，该弯曲表面包括在流体流入仓室130的方向上开口的凹形部分。仓室端壁136的弯曲表面在燃烧器管102的入口端110处形成到流体入口132的大体径向过渡部。
燃料喷射器140可穿过前壁114设置成周向阵列，其定位在对应于流体入口132的径向位置。燃料喷射器140可设置在内壁106的轴向前方的前壁114中。在入口空气在径向向外的方向上流过流体入口132并进入燃烧器环形通道104时，燃料喷射器140将燃料从燃料源144经由燃料入口142分散到入口空气中。
在示出的实施例中，燃料入口142在与入口空气的流动方向正交的轴向方向上分散燃料，入口空气在径向向外的方向上流入环形空间104。燃料管线146将燃料源144流体联接到一个或多个燃料喷射器140，用于将燃料输送到一个或多个燃料喷射器140。第一燃料控制阀148流体联接到燃料管线146。
图3和图4示意性地示出燃烧器200，其具有带椭圆形或卵形横截面形状的燃烧器管202。燃烧器管202包括内壁206和外壁208，内壁206和外壁208限定椭圆形状，其围绕燃烧器200的纵向轴线或中心线205以同心关系设置，以在内壁206和外壁208之间限定椭圆形环形通道204。内壁206和外壁208在燃烧器200的入口端210通过前壁214连接。
燃料/氧化剂混合物212进入燃烧器200的入口端210并被点燃。在这种构造中，源自爆震前锋216的爆震波218在连续弯曲路径中通过椭圆形环形通道204行进至出口端220，在出口端220，燃烧产物222离开燃烧器管202。出口端220限定与椭圆形环形通道204成流体连通的椭圆形环形通道。
尽管燃料/氧化剂混合物212被示出为在轴向方向上进入入口端210，但是应当理解，燃料/氧化剂混合物212可在径向方向上进入入口端210；燃料可在轴向方向上通过一个或多个燃料入口被引入，而氧化剂(例如空气)在径向方向上通过一个或多个空气入口被引入；或者氧化剂(例如空气)可在轴向方向上通过一个或多个空气入口被引入，而燃料在径向方向上通过一个或多个燃料入口被引入。
图5和图6示意性示出根据本文提供的第二方面的具有跑道形横截面的燃烧器管302的燃烧器300。术语“跑道”是指具有一对相对设置的平行边(或由其限定)的形状，该对平行边通过相应的弧形段连接。
具体地，燃烧器管302包括内壁306和外壁308。内壁306具有：第一直边332；第二直边336，其与第一直边332相对且平行；第一弯曲段334，其将第一直边332的第一端连接到第二直边336的对应第一端；以及第二弯曲段338，其将第一直边332的第二端连接到第二直边336的对应第二端。外壁308类似地构造有：第一直边342；第一弯曲段344，其从第一直边342的第一端延伸；第二直边346，其与第一直边342相对且平行并且在第一端连接到第一弯曲段；以及第二弯曲段348，其从第二直边346的第二端延伸到第一直边342的第二端。
由内壁306和外壁308限定的相应跑道形状围绕燃烧器300的纵向轴线或中心线305以同心关系设置，以在内壁306和外壁308之间限定跑道形环形通道304。内壁306和外壁308在燃烧器300的入口端310通过前壁314(图6中所示)连接。
在图5所示的示例性构造中，燃烧器300的入口端310由限定流体仓室354的仓室壁350围绕。流体仓室354可经由限定在外壁308的第一直边342和第二直边346中的入口端口355在径向(或基本径向)方向上将燃料、氧化剂或燃料/氧化剂混合物312引导至燃烧器300中。在弯曲段344、348中没有设置入口端口355。为了清楚起见，图6中省略了仓室壁350和流体仓室354。
燃料/氧化剂混合物312进入燃烧器300的入口端310并被点燃。在这种构造中，源自爆震前锋316的爆震波318在连续弯曲路径中通过跑道形环形通道304行进至出口端320，在出口端320，燃烧产物322离开燃烧器管302(如在图6中)。出口端320限定与跑道形环形通道304成流体连通的跑道形环形通道。
尽管燃料/氧化剂混合物312被示出为在径向方向上进入入口端310，但是应当理解，燃料/氧化剂混合物312可在轴向方向上进入入口端310；燃料可在轴向方向上通过一个或多个燃料入口被引入，而氧化剂(例如空气)在径向方向上通过一个或多个空气入口被引入；或者氧化剂(例如空气)可在轴向方向上通过一个或多个空气入口被引入，而燃料在径向方向上通过一个或多个燃料入口被引入。
图7和图8示意性示出根据本文提供的第三方面的具有三角形横截面的燃烧器管402的燃烧器400。术语“三角形”是指具有三个直边(或由其限定)的形状，这些直边在拐角处由相应的弧形段连接。
具体地，燃烧器管402包括内壁406和外壁408。内壁406包括按顺序连接的(inseries)第一直边432、第一弧形拐角段433、第二直边434、第二弧形拐角段435、第三直段436和第三弧形拐角段437。外壁408类似地构造成具有按顺序连接的第一直边442、第一弧形拐角段443、第二直边444、第二弧形拐角段445、第三直段446和第三弧形拐角段447。
由内壁406和外壁408限定的相应三角形形状围绕燃烧器400的纵向轴线或中心线405以同心关系设置，以在内壁406和外壁408之间限定三角形环形通道404。内壁406和外壁408在燃烧器400的入口端410通过前壁414(图8中所示)连接。
在图7所示的示例性构造中，燃烧器400的入口端410限定流体仓室454，流体仓室454可定位于内壁406内，并且可包括或不包括另外的仓室壁(例如仓室壁350，如图5所示)。流体仓室454可经由限定在内壁406的第一直边432、第二直边434和/或第三直边436中的入口端口455在径向(或基本径向)方向上将燃料、氧化剂或燃料/氧化剂混合物412引导至燃烧器400中。在弯曲段433、435、437中没有设置入口端口455。为了清楚起见，图8中省略了流体仓室454。
燃料/氧化剂混合物412进入燃烧器400的入口端410并被点燃。在这种构造中，源自爆震前锋416的爆震波418在连续弯曲路径中通过三角形环形通道404行进至出口端420，在出口端420，燃烧产物422离开燃烧器管402(如在图8中)。出口端420限定与三角形环形通道404成流体连通的三角形环形通道。
尽管燃料/氧化剂混合物412被示出为在径向方向上进入入口端410，但是应当理解，燃料/氧化剂混合物412可在轴向方向上进入入口端410；燃料可在轴向方向上通过一个或多个燃料入口被引入，而氧化剂(例如空气)在径向方向上通过一个或多个空气入口被引入；或者氧化剂(例如空气)可在轴向方向上通过一个或多个空气入口被引入，而燃料在径向方向上通过一个或多个燃料入口被引入。
图9和图10示意性示出根据本文提供的第四方面的具有细长八边形横截面的燃烧器管502的燃烧器500。术语“细长八边形”是指具有八个直边(或由其限定)的形状，其中第一组相对边531、535比第二组相对边533、537长，并且其中第一组相对边531、535和第二组相对边533、537通过拐角边532、534、536、538连接，该拐角边比第一组相对边531、535中的每条边和第二组相对边533、537中的每条边短。
具体地，燃烧器管502包括内壁506和外壁508。内壁506包括按顺序连接的第一边531、第一拐角边532、第二边533、第二拐角边534、与第一边531相对的第三边535、第三拐角边536、与第二边533相对的第四边537和第四拐角边538。外壁508类似地构造成具有按顺序连接的第一边541、第一拐角边542、第二边543、第二拐角边544、与第一边541相对的第三边545、第三拐角边546、与第二边543相对的第四边547和第四拐角边548。
由内壁506和外壁508限定的相应八边形形状围绕燃烧器500的纵向轴线或中心线505以同心关系设置，以在内壁506和外壁508之间限定八边形环形通道504。内壁506和外壁508在燃烧器500的入口端510通过前壁(未示出)连接。
在图9所示的示例性构造中，燃烧器500的入口端510限定流体仓室554，流体仓室554定位于内壁506的径向内侧，并且由仓室壁550限定。流体仓室554可经由限定在内壁506的第一边531、第二边533、第三直边535和/或第四边537中的入口端口555将燃料、氧化剂或燃料/氧化剂混合物512在径向(或基本径向)方向上引导至燃烧器500中。在拐角侧壁532、534、536和538中没有设置入口端口555。为了清楚起见，图10中省略了流体仓室554。
燃料/氧化剂混合物512进入燃烧器500的入口端510并被点燃。在这种构造中，源自爆震前锋516的爆震波518在连续弯曲路径中通过八边形环形通道504行进至出口端520，在出口端520，燃烧产物522离开燃烧器管502(如在图10中)。出口端520限定与八边形环形通道504成流体连通的八边形环形通道。
尽管燃料/氧化剂混合物512被示出为在径向方向上进入入口端510，但是应当理解，燃料/氧化剂混合物512可在轴向方向上进入入口端510；燃料可在轴向方向上通过一个或多个燃料入口被引入，而氧化剂(例如空气)在径向方向上通过一个或多个空气入口被引入；或者氧化剂(例如空气)可在轴向方向上通过一个或多个空气入口被引入，而燃料在径向方向上通过一个或多个燃料入口被引入。
此外，尽管仓室壁550被限定在内壁506的径向内侧，但是应当理解，仓室壁550可改为设置在外壁508的径向外侧(在这种情况下，燃料/空气混合物512将在径向向内方向上被引入)。备选地，仓室554可设置在燃烧器管502的径向内侧和径向外侧(如图11所示)。
图11和12示意性示出根据本文提供的第五方面的燃烧器600，该燃烧器600具有燃烧器管602，该燃烧器管602具有带倒圆拐角的大体矩形横截面。术语“大体矩形”是指具有四个直边(或由其限定)的形状，其中第一组相对边631、635比第二组相对边633、637长，并且其中第一组相对边631、635和第二组相对边633、637通过弧形拐角段632、634、636、638连接，该弧形拐角段比第一组相对边631、635中的每条边和第二组相对边633、637中的每条边短。
具体地，燃烧器管602包括内壁606和外壁608。内壁606包括按顺序连接的第一边631、第一弧形拐角段632、第二边633、第二弧形拐角段634、与第一边631相对的第三边635、第三弧形拐角段636、与第二边633相对的第四边637和第四弧形拐角段638。外壁608类似地构造成具有按顺序连接的第一边641、第一弧形拐角段642、第二边643、第二弧形拐角段644、与第一边641相对的第三边645、第三弧形拐角段646、与第二边643相对的第四边647和第四弧形拐角段648。
由内壁606和外壁608限定的相应矩形形状围绕燃烧器600的纵向轴线或中心线605以同心关系设置，以在内壁606和外壁608之间限定大体矩形的环形通道604。内壁606和外壁608在燃烧器600的入口端610通过前壁(未示出)连接。
在图11所示的示例性构造中，燃烧器600的入口端610限定第一流体仓室654，第一流体仓室654定位于内壁606的径向内侧，并且由第一仓室壁650限定。第一流体仓室654可经由限定在内壁606的第一边631、第二边633、第三边635和/或第四边637中的入口端口655将燃料、氧化剂或燃料/氧化剂混合物612在径向(或基本径向)方向上引导至燃烧器600中。在拐角段632、634、636和638中没有设置入口端口655。
入口端610还包括第二流体仓室664，其定位于外壁608的径向外侧，并由第二仓室壁660限定。第二流体仓室664可经由限定在外壁608的第一边641、第二边643、第三边645和/或第四边647中的入口端口665将燃料、氧化剂或燃料/氧化剂混合物612在径向(或基本径向)方向上引导至燃烧器600中。在拐角段642、644、646和648中没有设置入口端口665。为了清楚起见，图12中省略了第一流体仓室654和第二流体仓室664。
燃料/氧化剂混合物612进入燃烧器600的入口端610并被点燃。在这种构造中，源自爆震前锋616的爆震波618在连续弯曲路径中通过大体矩形的环形通道604行进至出口端620，在出口端620，燃烧产物622离开燃烧器管602(如在图12中)。出口端620限定与大体矩形的环形通道604成流体连通的大致矩形的环形通道。
尽管燃料/氧化剂混合物612被示出为在径向方向上进入入口端610，但是应当理解，燃料/氧化剂混合物612可在轴向方向上进入入口端610；燃料可在轴向方向上通过一个或多个燃料入口被引入，而氧化剂(例如空气)在径向方向上通过一个或多个空气入口被引入；或者氧化剂(例如空气)可在轴向方向上通过一个或多个空气入口被引入，而燃料在径向方向上通过一个或多个燃料入口被引入；或者燃料可从一个流体仓室被引入，而氧化剂从另一个流体仓室被引入。此外，尽管示出了两个仓室654、664，但是应当理解，可改为使用由单个仓室壁(分别为650、660)限定的单个仓室(654或664)。
尽管本文所示的流体仓室限定相应的燃烧器壁的径向内侧或径向外侧的连续环形空间，但是应当理解，如果需要，流体仓室可分成两个或更多个子仓室。
通过为旋转爆震燃烧器提供非圆形横截面环形空间，将燃烧气体引导至燃气涡轮的涡轮区段中的能力显著增强。非圆形横截面环形空间可为椭圆形或多边形，该环形空间被限定在内壁和外壁之间，内壁和外壁具有弯曲边或弯曲边和直边的组合。在其中内壁和外壁具有弯曲边和直边两者的那些实施例中，燃料/空气混合物通过一个或多个流体入口被引入，所述流体入口通过直边中的一个或多个来限定。
上面详细描述了具有非圆形横截面的旋转爆震燃烧器的示例性实施例。本文所描述的旋转爆震燃烧器不限于本文所描述的具体实施例，相反，旋转爆震燃烧器的构件可相对于本文所描述的其它构件独立且单独地被使用。
虽然已经根据各种具体实施例描述了技术进步，但是本领域技术人员将认识到，可在权利要求书的精神和范围内利用修改来实践技术进步。

Claims (10)

1.一种旋转爆震燃烧器，包括：
前壁；
径向内壁，其从所述前壁向下游延伸并围绕纵向轴线；
径向外壁，其从所述前壁向下游延伸，所述径向外壁围绕所述径向内壁，以在所述径向内壁和所述径向外壁之间限定环形通道；和
空气入口和燃料入口，其靠近所述前壁设置，并与所述环形通道成流体连通；
其中，所述环形通道的横截面是非圆形的。
2.根据权利要求1所述的旋转爆震燃烧器，其特征在于，所述燃料入口正交于所述空气入口。
3.根据权利要求1所述的旋转爆震燃烧器，其特征在于，所述环形通道的横截面是椭圆形的。
4.根据权利要求1所述的旋转爆震燃烧器，其特征在于，所述内壁和所述外壁各自包括多个直壁段；并且其中，所述环形通道的横截面包括设置在所述内壁的所述直壁段和所述外壁的所述直壁段之间的多个直通道。
5.根据权利要求4所述的旋转爆震燃烧器，其特征在于，所述多个直通道限定具有八个直通道的细长八边形横截面。
6.根据权利要求1所述的旋转爆震燃烧器，其特征在于，所述内壁和所述外壁各自包括按交替顺序连接的多个直壁段和多个弧形壁段；并且其中，所述环形通道的横截面包括交替顺序连接的直通道和弧形通道，所述直通道和所述弧形通道分别限定在所述内壁和所述外壁的所述直壁段和所述弧形壁段之间。
7.根据权利要求6所述的旋转爆震燃烧器，其特征在于，在所述内壁和所述外壁中的每个中的所述按交替顺序连接的直壁段和弧形壁段限定大体跑道形的横截面；并且其中，所述按交替顺序连接的直壁段和弧形壁段包括第一直边、连接到所述第一直边的第一弧形边、连接到所述第一弧形边的第二直边以及在所述第二直边和所述第一直边之间延伸的第二弧形边。
8.根据权利要求6所述的旋转爆震燃烧器，其特征在于，在所述内壁和所述外壁中的每个中的所述按交替顺序连接的直壁段和弧形壁段限定大体三角形的横截面；并且其中，所述按交替顺序连接的直壁段和弧形壁段包括第一直边、连接到所述第一直边的第一弧形拐角、连接到所述第一弧形拐角的第二直边、连接到所述第二直边的第二弧形拐角、连接到所述第二弧形拐角的第三直边以及在所述第三直边和所述第一直边之间延伸的第三弧形拐角。
9.根据权利要求6所述的旋转爆震燃烧器，其特征在于，所述内壁和所述外壁中的每个的所述按交替顺序连接的直壁段和弧形壁段限定具有八个直边和八个弧形拐角的细长八边形横截面。
10.根据权利要求6所述的旋转爆震燃烧器，其特征在于，所述燃料入口包括多个燃料入口；并且其中，所述燃料入口设置成仅与所述直壁段成流体连通。
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