CN114857617A - 一种带锯齿型凹槽涡流发生器的支板火焰稳定器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种带锯齿型凹槽涡流发生器的支板火焰稳定器，支板火焰稳定器由V型面、平直段、垂直尾缘和喷口组成，在支板火焰稳定器两侧面都布置3～5个锯齿型凹槽涡流发生器。本发明的优点和取得的有益效果为：采用该带锯齿型凹槽涡流发生器的支板火焰稳定器，燃料掺混速度快、燃烧速度快、流阻损失小。

Description

一种带锯齿型凹槽涡流发生器的支板火焰稳定器
技术领域
本发明涉及一种带锯齿型凹槽涡流发生器的支板火焰稳定器，其可用于超燃冲压发动机的燃烧室，属于航空技术领域。
背景技术
超燃冲压发动机从来流中获取氧化剂，相比火箭发动机具有更高的比冲和推重比，可作为高超声速飞行器的动力装置。然而，超燃冲压燃烧室内气流以超声速流动，燃料在燃烧室内的停留时间只有毫秒量级，因而需采取措施降低流速，增加燃料停留时间。火焰稳定装置即是通过在燃烧室中建立回流区，使回流区内流速降低，并增加燃料—空气混合物在燃烧室停留时间。这样火焰能够驻留在回流区内，作为火源维持整个燃烧室火焰的持续存在和传播。
支板火焰稳定器燃料射流方向与超声速来流平行，燃料—空气掺混仅靠支板尾流区的大尺度结构和支板前缘激波，燃料在空间的分布和掺混效果较差，使得完全燃烧距离较长，火焰稳定器后回流区火焰在横向来不及传遍整个燃烧室就被排出，严重影响了燃气的膨胀程度。为保证稳定燃烧，实现快速的燃料混合和燃烧扩散，需要增加支板火焰稳定器尾缘高度来产生相应规模的回流区，导致支板阻塞面积增大，在超声速流场中将使总压损失急剧增大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种带锯齿型凹槽涡流发生器的支板火焰稳定器，在支板火焰稳定器的两侧面布置锯齿型凹槽涡流发生器，以提高燃料的掺混效率，缩短燃烧室完全燃烧距离，扩大燃烧区域，并保持总压损失在可接受范围内。
本发明通过如下技术方案实现。
一种带锯齿型凹槽涡流发生器的支板火焰稳定器，在支板火焰稳定器两侧面都布置3～5个锯齿型凹槽涡流发生器。
进一步，所述的支板火焰稳定器，弦长30～100mm，展长由具体发动机确定，主要由V型面、平直段、垂直尾缘和喷口组成。V型面夹角10°～20°，平直段在支板弦向长0～50mm，垂直尾缘高6～20mm，垂直尾缘中间布置喷口，喷口直径0.4～3.5mm，相邻喷口间距3.4～12.5mm。
进一步，所述的锯齿型凹槽涡流发生器，凹槽前缘为圆弧型面，半径1～2mm，弧顶距凹槽后缘10～15mm，凹槽前缘与凹槽侧面相切连续，凹槽两侧面夹角30°～60°，凹槽后缘在支板展向长10～14mm，凹槽后缘与支板尾缘重合，凹槽后缘高度是垂直尾缘高度的0.15～0.25倍，相邻锯齿型凹槽弧顶间距12～20mm。
与现有技术相比，本发明的优点和取得的有益效果为：
第一，燃料—空气掺混速度更快。常规支板火焰稳定器尾部产生回流区，在高速来流情况下，燃料的掺混速度较慢。常规支板火焰稳定器两侧布置锯齿型凹槽涡流发生器后，能诱导产生多对反向旋转的流向涡。因流向涡的作用，燃料的掺混速度加快，燃料分布区域增大。
第二，燃烧速度快。在常规支板火焰稳定器两侧布置锯齿型凹槽涡流发生器后，引入反向旋转的流向涡，能强化流场各部分之间的热质对流传输，从而提高火焰传播速度，加速燃烧。
第三，流阻损失小。要达到同样的燃料—空气掺混速度和燃烧速度，与增加常规支板火焰稳定器的尾缘高度相比，在常规支板火焰稳定器两侧布置锯齿型凹槽涡流发生器，所引起的流阻损失更小。
附图说明
图1为常规支板火焰稳定器的等轴视图。
图2为本发明中带锯齿型凹槽涡流发生器的支板火焰稳定器的等轴视图。
图3为本发明中带锯齿型凹槽涡流发生器的支板火焰稳定器的侧视图。
图4为本发明中带锯齿型凹槽涡流发生器的支板火焰稳定器的俯视图。
图5为本发明中带锯齿型凹槽涡流发生器的支板火焰稳定器的前视图。
图6为本发明中带锯齿型凹槽涡流发生器的支板火焰稳定器的后视图。
图7为本发明中带锯齿型凹槽涡流发生器的支板火焰稳定器的横向截面H2组分分布。
图8为本发明中带锯齿型凹槽涡流发生器的支板火焰稳定器的横向截面的温度分布。
图9为本发明中无锯齿型凹槽涡流发生器的支板火焰稳定器的横向截面H2组分分布。
图10为本发明中无锯齿型凹槽涡流发生器的支板火焰稳定器的横向截面的温度分布。
图11为本发明中带锯齿型凹槽涡流发生器的支板火焰稳定器的横向截面的流线图。
在附图中，1为V型面；2为平直段：3为垂直尾缘；4为喷口；5为锯齿型凹槽涡流发生器。其中，L1为支板弦长；L2为支板展长；L3为平直段在支板弦向长；L4为相邻喷口间距；H为垂直尾缘高；α1为支板V型面夹角；D为喷口直径；S1为凹槽前缘弧顶与凹槽后缘距离；S2为凹槽后缘在支板展向长；S3为相邻凹槽前缘弧顶间距；R为凹槽前缘半径；h为凹槽后缘高；α2为凹槽两侧面夹角；
具体实施方式
下面将结合附图1～6和实施例对本发明进行进一步详细说明。
一种带锯齿型凹槽涡流发生器的支板火焰稳定器，在支板火焰稳定器两侧面都布置3～5个锯齿型凹槽涡流发生器，本实施例具体为4个。
作为本发明实施例的进一步改进，所述的支板火焰稳定器，弦长30～100mm，本实施例具体为32mm，展长由具体发动机确定，本实施例具体为50mm，由V型面1、平直段2、垂直尾缘3和喷口4组成。V型面1夹角10°～20°，本实施例具体为12°，平直段2在支板弦向长0～50mm，本实施例具体为0mm，垂直尾缘3高6～20mm，本实施例具体为6.72mm，垂直尾缘中间布置喷口，喷口4直径0.4～3.5mm，本实施例具体为1mm，相邻喷口4间距3.4～12.5mm，本实施例具体为3.4mm。
作为本发明实施例的进一步改进，所述的锯齿型凹槽涡流发生器5，凹槽前缘为圆弧型面，半径1～2mm，本实施例具体为1.5mm，弧顶距凹槽后缘10～15mm，本实施例具体为10mm，凹槽前缘与凹槽侧面相切连续，凹槽两侧面夹角30°～60°，本实施例具体为43°，凹槽后缘在支板展向长10～14mm，本实施例具体为10mm，凹槽后缘与支板尾缘重合，凹槽后缘高度是垂直尾缘高度的0.15～0.25倍，本实施例具体为0.2倍，相邻锯齿型凹槽弧顶间距12～20mm，本实施例具体为12mm。
以上所述实施方式仅为本发明的优选实施例，而并非本发明可行实施的穷举。对于本领域的一般技术人员而言，在不背离本发明原理和精神的前提下对其所做出的任何显而易见的改动，都应当被认为包含在本发明的权利要求保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种带锯齿型凹槽涡流发生器的支板火焰稳定器，其特征在于，在支板火焰稳定器两侧面都布置3～5个锯齿型凹槽涡流发生器(5)；所述的支板火焰稳定器主要由V型面(1)、平直段(2)、垂直尾缘(3)和喷口(4)组成，V型面(1)夹角10°～20°，平直段(2)在支板弦向长0～50mm，垂直尾缘(3)高6～20mm，垂直尾缘中间布置喷口，喷口(4)直径0.4～3.5mm，相邻喷口(4)间距3.4～12.5mm。
2.根据权利要求1所述的带锯齿型凹槽涡流发生器的支板火焰稳定器，其特征在于，所述的锯齿型凹槽涡流发生器(5)，凹槽前缘为圆弧型面，半径1～2mm，弧顶距凹槽后缘10～15mm，凹槽前缘与凹槽侧面相切连续，凹槽两侧面夹角30°～60°，凹槽后缘在支板展向长10～14mm，凹槽后缘与支板尾缘重合，凹槽后缘高度是垂直尾缘高度的0.15～0.25倍，相邻锯齿型凹槽弧顶间距12～20mm。
3.根据权利要求1所述的带锯齿型凹槽涡流发生器的支板火焰稳定器，其特征在于，弦长30～100mm，展长由具体发动机确定。
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1254073A (zh) * 1998-11-06 2000-05-24 瑞典通用电气－布朗－博韦里股份公司 变横截面的流动通道
EP2230455A1 (en) * 2009-03-16 2010-09-22 Alstom Technology Ltd Burner for a gas turbine and method for locally cooling a hot gases flow passing through a burner
WO2013028167A2 (en) * 2011-08-22 2013-02-28 Majed Toqan Can-annular combustor with staged and tangential fuel-air nozzles for use on gas turbine engines
US20190113235A1 (en) * 2017-10-17 2019-04-18 General Electric Company Tangential bulk swirl air in a trapped vortex combustor for a gas turbine engine
CN112303664A (zh) * 2020-10-26 2021-02-02 西北工业大学 一种预热双油路环形火焰稳定器的一体化加力燃烧室
CN112728584A (zh) * 2020-11-24 2021-04-30 南京航空航天大学 火焰稳定器、径向火焰稳定器及燃烧室
CN113154447A (zh) * 2021-03-17 2021-07-23 南京航空航天大学 一种用于加力燃烧室强化燃烧的支板稳定器
CN113701190A (zh) * 2021-09-01 2021-11-26 南昌航空大学 一种带翅片涡流发生器的支板火焰稳定器

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1254073A (zh) * 1998-11-06 2000-05-24 瑞典通用电气－布朗－博韦里股份公司 变横截面的流动通道
EP2230455A1 (en) * 2009-03-16 2010-09-22 Alstom Technology Ltd Burner for a gas turbine and method for locally cooling a hot gases flow passing through a burner
WO2013028167A2 (en) * 2011-08-22 2013-02-28 Majed Toqan Can-annular combustor with staged and tangential fuel-air nozzles for use on gas turbine engines
US20190113235A1 (en) * 2017-10-17 2019-04-18 General Electric Company Tangential bulk swirl air in a trapped vortex combustor for a gas turbine engine
CN112303664A (zh) * 2020-10-26 2021-02-02 西北工业大学 一种预热双油路环形火焰稳定器的一体化加力燃烧室
CN112728584A (zh) * 2020-11-24 2021-04-30 南京航空航天大学 火焰稳定器、径向火焰稳定器及燃烧室
CN113154447A (zh) * 2021-03-17 2021-07-23 南京航空航天大学 一种用于加力燃烧室强化燃烧的支板稳定器
CN113701190A (zh) * 2021-09-01 2021-11-26 南昌航空大学 一种带翅片涡流发生器的支板火焰稳定器

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