CN112627905A - 一种基于叶片导流泄压的内燃波转子排气掺混装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于叶片导流泄压的内燃波转子排气掺混装置，包括波转子、密封盘和排气端口，波转子内设有多个波转子通道，波转子抵设于密封盘一端与密封盘密闭连接，密封盘上设有弧形孔，密封盘远离波转子的一侧设有与弧形孔配合的排气端口，排气端口内设有多个将排气端口分膈成若干个气流通道的导流叶片，导流叶片上开设有多个泄压孔，相邻两导流叶片靠近密封盘一端间距相同，相邻两导流叶片远离密封盘的一端间距沿波转子旋转方向逐渐变大。本发明采用带泄压孔的导流叶片将排气端口划分为若干气流通道，通过喉道面积和叶片形状调节流过各气流通道的排气量，实现排气的有效掺混，促使排气端口内燃气压力均匀，更好地与涡轮部件等配合。

Description

一种基于叶片导流泄压的内燃波转子排气掺混装置
技术领域
本发明涉及非定常推进系统排气装置技术领域，特别是涉及一种基于叶片导流泄压的内燃波转子排气掺混装置。
背景技术
长期以来，基于“布雷顿循环”的等压燃烧模式借助其稳定性在推进系统领域占据了绝对的优势地位，然而随着部件性能的日趋完善，想要在此基础上实现推进系统总体性能的大幅度提高十分困难，必须探索热效率更高的热力循环方式。在此背景下基于汉弗莱循环”的等容增压燃烧模式脱颖而出，获得了国内外学者的广泛关注与研究。其中内燃波转子技术就是其中一种代表方案。由于内燃波转子采用非定常增压燃烧模式，具有更高的热力学效率，另外多个波转子通道顺序工作，使得其进排气端口气流参数近似稳定，相比其他非定常装置更有利于和涡轮等稳态工作部件匹配形成组合动力系统。波转子通道内完成增压燃烧后，其内部燃气压力大幅度提高，因此在不提高涡轮进口温度的前提下，具有更高的做功能力。
然而，高压燃气排向涡轮的过程是在波转子通道旋转的条件下进行的，波转子通道和排气端口处于不同相对位置的时候，其内部燃气压力是不同的，即在排气端口不同周向位置排气压差不一样，将导致流向涡轮的燃气参数十分不均匀，这对推进系统的性能和寿命无疑是不利的。
作为一项新新技术，查阅国内外文献，并未发现相关问题的细致研究。如发明专利“基于非定常燃烧具有增压功能的内燃波转子及其工作方法”，专利号：ZL201310018405.3，包括波转子、进出口密封盘、进排气端口等部分，其中排气端口为一直通道，不能解决排气不均匀的问题。发明专利“一种基于相对运动的简化内燃波转子实验装置”，专利号：ZL201410605584.5，包括进气管道、波转子通道，连接支架、密封盘等结构，没有涉及到内燃波转子排气问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：为了克服现有技术中排气端口排气不均匀的不足，本发明提供一种基于叶片导流泄压的内燃波转子排气掺混装置。
本发明解决其技术问题所要采用的技术方案是：一种基于叶片导流泄压的内燃波转子排气掺混装置，包括波转子、密封盘和排气端口，所述波转子内设有环形空腔，所述环形空腔内沿周向均匀设有多个波转子通道，所述波转子抵设于所述密封盘一端与所述密封盘密闭连接，所述波转子上设有用于驱动波转子沿轴线转动的转轴，所述密封盘上设有与部分波转子通道连通的弧形孔，所述弧形孔径向尺寸与环形空腔相同，所述密封盘远离波转子的一侧设有与所述弧形孔配合的排气端口，所述排气端口内设有多个将排气端口分膈成若干个气流通道的导流叶片，所述导流叶片上开设有一个或多个泄压孔，所述导流叶片弯曲方向相同，相邻两所述导流叶片靠近密封盘一端间距相同，相邻两所述导流叶片远离密封盘的一端间距沿波转子旋转方向逐渐变大。
转轴用于带动波转子旋转，波转子通道一个方向旋转，进入排气端口之前波转子通道内为获得一定压力增益的高压燃气，随着波转子的旋转，波转子通道内的燃气压力会逐渐降低。导流叶片将排气端口划分成若干气流通道，气流通道沿波转子的旋转方向，依据波转子通道内的燃气压力，气流通道可以划分为高压区和低压区。在高压区内，喉道面积由泄压孔和叶片与叶片或叶片与排气端口侧壁之间通道构成，通过喉道面积的大小调节流经当前通道的排气流量；在低压区内，喉道位于排气端口的入口位置，但构成不同通道的叶片形状和流动阻力不一样，以此调节该通道的流量；通过上述调节方式，确保流过每个气流通道的燃气流量近似相等。叶片所分割出的气流通道入口面积相同，即每个气流通道对应的排气端口轴向区域一样，如此一来，相同流量燃气流过不同通道之后所膨胀到的压力近似相等，在导流叶片下游排气均匀，实现有效掺混的目的。
进一步，所述环形空腔内沿周向间隔设有若干沿径向设置的隔板将所述环形空腔分隔成多个波转子通道。
进一步，所述密封盘上设有与转轴配合的避让孔。
进一步，所述排气端口内外壁上开设有用于安装导流叶片的叶片槽。导流叶片安装在叶片槽内，可以通过焊接、螺栓锁定等方式固定，可以提高排气端口的结构强度。
本发明的有益效果是：本发明提供的一种基于叶片导流泄压的内燃波转子排气掺混装置，采用带泄压孔的导流叶片将排气端口划分为若干气流通道，通过喉道面积和叶片形状调节流过各气流通道的排气量，实现排气的有效掺混，促使排气端口内燃气压力均匀，更好地与涡轮部件等配合。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明最佳实施例的结构示意图；
图2是波转子的结构示意图；
图3是密封盘的结构示意图；
图4是排气端口的结构示意图；
图5是导流叶片的结构示意图；
图6是排气端口径面展开示意图。
图中：1、波转子，1-1、波转子通道，1-2、隔板，2、密封盘，2-1、弧形孔，2-2、避让孔，3、排气端口，3-1、叶片槽，3-2、安装边法兰，4、导流叶片，4-1、泄压孔，5、高压区，6、低压区。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作详细的说明。此图为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1-5所示，本发明的一种基于叶片导流泄压的内燃波转子排气掺混装置，包括波转子1、密封盘2和排气端口3，所述波转子1内设有环形空腔，所述环形空腔内沿周向间隔设有若干沿径向设置的隔板1-2将所述环形空腔分隔成多个波转子通道1-1；
所述波转子1抵设于所述密封盘2一端与所述密封盘2密闭连接，波转子1的端面和出口密封盘2的侧面具有较高的光洁度，保证密闭性，以减小高压燃气的泄露；
所述波转子1上设有用于驱动波转子1沿轴线转动的转轴，所述密封盘2上设有与转轴配合的避让孔2-2，所述密封盘2上设有与部分波转子通道1-1连通的弧形孔2-1，所述弧形孔2-1径向尺寸与环形空腔相同，所述密封盘2远离波转子1的一侧设有与所述弧形孔2-1配合的排气端口3，所述排气端口3设有安装边法兰3-2，安装边法兰3-2上布置一系列螺钉孔用于和密封盘2上的螺纹孔配合，将排气端口3位置固定，所述排气端口3内设有多个将排气端口3分膈成若干个气流通道的导流叶片4，所述排气端口3内壁和外壁上开设有与导流叶片4配合的叶片槽3-1，导流叶片4安装进叶片槽3-1后与排气端口3焊接连接，所述导流叶片4上开设有两个泄压孔4-1，所述导流叶片4弯曲方向相同，相邻两所述导流叶片4靠近密封盘2一端间距相同，相邻两所述导流叶片4远离密封盘2的一端间距沿波转子1旋转方向逐渐变大。
工作原理：
波转子通道1-1沿图6中箭头方向旋转，进入排气端口3之前波转子通道1-1内为获得一定压力增益的高压燃气，随着波转子1的旋转，波转子通道1-1内的燃气压力会逐渐降低。导流叶片4将排气端口3划分成若干气流通道，气流通道沿波转子1的旋转方向，依据波转子通道1-1内的燃气压力，可以划分为高压区5和低压区6。在高压区5内，喉道面积由泄压孔4-1和叶片与叶片或叶片与排气端口3侧壁之间通道构成，通过喉道面积的大小调节流经当前通道的排气流量；在低压区6内，喉道位于排气端口3的入口位置，但构成不同通道的叶片形状和流动阻力不一样，以此调节该通道的流量；通过上述调节方式，确保流过每个气流通道的燃气流量近似相等。叶片所分割出的气流通道入口面积相同，即每个气流通道对应的排气端口3轴向区域一样，如此一来，相同流量燃气流过不同通道之后所膨胀到的压力近似相等，在导流叶片4下游排气均匀，实现有效掺混的目的。
本发明中方向和参照(例如，上、下、左、右、等等)可以仅用于帮助对附图中的特征的描述。因此，并非在限制性意义上采用以下具体实施方式，并且仅仅由所附权利要求及其等同形式来限定所请求保护的主题的范围。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关的工作人员完全可以在不偏离本发明的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (4)

1.一种基于叶片导流泄压的内燃波转子排气掺混装置，其特征在于：包括波转子(1)、密封盘(2)和排气端口(3)，所述波转子(1)内设有环形空腔，所述环形空腔内沿周向均匀设有多个波转子通道(1-1)，所述波转子(1)抵设于所述密封盘(2)一端与所述密封盘(2)密闭连接，所述波转子(1)上设有用于驱动波转子(1)沿轴线转动的转轴，所述密封盘(2)上设有与部分波转子通道(1-1)连通的弧形孔(2-1)，所述弧形孔(2-1)径向尺寸与环形空腔相同，所述密封盘(2)远离波转子(1)的一侧设有与所述弧形孔(2-1)配合的排气端口(3)，所述排气端口(3)内设有多个将排气端口(3)分膈成若干个气流通道的导流叶片(4)，所述导流叶片(4)上开设有一个或多个泄压孔(4-1)，所述导流叶片(4)弯曲方向相同，相邻两所述导流叶片(4)靠近密封盘(2)一端间距相同，相邻两所述导流叶片(4)远离密封盘(2)的一端间距沿波转子(1)旋转方向逐渐变大。
2.如权利要求1所述的一种基于叶片导流泄压的内燃波转子排气掺混装置，其特征在于：所述环形空腔内沿周向间隔设有若干沿径向设置的隔板(1-2)将所述环形空腔分隔成多个波转子通道(1-1)。
3.如权利要求1所述的一种基于叶片导流泄压的内燃波转子排气掺混装置，其特征在于：所述密封盘(2)上设有与转轴配合的避让孔(2-2)。
4.如权利要求1所述的一种基于叶片导流泄压的内燃波转子排气掺混装置，其特征在于：所述排气端口(3)内外壁上开设有用于安装导流叶片(4)的叶片槽(3-1)。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115013153A (zh) * 2022-06-27 2022-09-06 北京航空航天大学宁波创新研究院 一种通道收敛的波转子系统
WO2023065377A1 (zh) * 2021-10-18 2023-04-27 南京航空航天大学 用于内燃波转子的隔离段抑制激波前传结构及内燃波转子

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020064453A1 (en) * 2000-11-30 2002-05-30 Man-Chun Tse Bypass duct fan noise reduction assembly
US20030029162A1 (en) * 2000-01-12 2003-02-13 Baker Von David Propulsion module
CN103133138A (zh) * 2013-01-18 2013-06-05 南京航空航天大学 基于非定常燃烧具有增压功能的内燃波转子及工作方法
US20160053680A1 (en) * 2014-08-25 2016-02-25 Rolls-Royce North American Technologies, Inc. Combustion system
US20160230656A1 (en) * 2015-02-11 2016-08-11 Rolls-Royce North American Technologies, Inc. Exhaust mixer for wave rotor assembly

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030029162A1 (en) * 2000-01-12 2003-02-13 Baker Von David Propulsion module
US20020064453A1 (en) * 2000-11-30 2002-05-30 Man-Chun Tse Bypass duct fan noise reduction assembly
CN103133138A (zh) * 2013-01-18 2013-06-05 南京航空航天大学 基于非定常燃烧具有增压功能的内燃波转子及工作方法
US20160053680A1 (en) * 2014-08-25 2016-02-25 Rolls-Royce North American Technologies, Inc. Combustion system
US20160230656A1 (en) * 2015-02-11 2016-08-11 Rolls-Royce North American Technologies, Inc. Exhaust mixer for wave rotor assembly

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023065377A1 (zh) * 2021-10-18 2023-04-27 南京航空航天大学 用于内燃波转子的隔离段抑制激波前传结构及内燃波转子
CN115013153A (zh) * 2022-06-27 2022-09-06 北京航空航天大学宁波创新研究院 一种通道收敛的波转子系统
CN115013153B (zh) * 2022-06-27 2024-05-28 北京航空航天大学宁波创新研究院 一种通道收敛的波转子系统

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