CN115095885B - 一种组合型多点ldi斜进燃烧室 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种组合型多点LDI斜进燃烧室，包括机匣，其由两个相对设置的机匣壳体通过头部隔板拼接而成，在拼接而成的机匣的上端和下端设有装配口，在机匣的前端形成有供压气机气体流出的第一通道，其上设有压气机出口导向叶片，在机匣的后端形成有供涡轮进气的第二通道，其上设有涡轮进口导向叶片，压气机出口导向叶片和涡轮进口导向叶片的偏转角度相同；火焰筒，包括分别设于机匣的不同机匣壳体内壁侧的外火焰筒和内火焰筒；旋流器阵列组，其通过旋流器安装板安装在机匣内部，以使流经旋流器阵列组的空气在主燃区形成强湍流区域，对旋流器阵列组中每个分旋流器中心喷油杆喷出的燃油进行雾化混合，在火焰筒燃烧。
Description
技术领域
本发明涉及发动机燃烧室技术领域，特别涉及一种组合型多点LDI斜进燃烧室。
背景技术
在研究表明，贫油直接喷射(LDI)燃烧室具有尺寸小、结构简单、NOX污染排放低、热效率高和燃烧稳定性好的优点。相比较LPP燃烧室而言，LDI燃烧室避免了预混预蒸发燃烧中存在的低工况下吹熄极限及调节比低、自动点火、回火和声学不稳定等潜在缺点。在此基础上，多点LDI燃烧室不同旋流器后流场相互作用，存在强烈的湍流脉动，其在低排放领域拥有巨大潜能。
斜进短螺旋燃烧室是一种区别于传统轴向进气的新构型燃烧室。此种燃烧室进气压力损失小，可以有效提升燃烧室效率；此外由于斜向进气的特点，气流在燃烧室内部的流动方式为绕中心轴做螺旋周向运动，适应该运动方式进行合理的气动结构设计，有利于缩短燃烧室轴向长度，提高发动机和飞机的推重比。
LDI燃烧室和斜进短螺旋燃烧室在低污染排放和提升燃烧室效率方面均有很大的优势，因此,通过相应的技术方法结合两种不同类型燃烧室，可以有效减小发动机质量，降低污染物排放，提高热效率和整机推重比。
发明内容
本发明实施例提供了一种组合型多点LDI斜进燃烧室，通过设置压气机出口导向叶片，使得旋流器正对进气气流，减小了进气端的流动损失，同时，结合旋转角度安装的旋流器安装板，使得后续流动与燃烧过程绕中心轴线做螺旋运动，利于缩短燃烧室长度，提升整机推重比，通过设置旋流器阵列组，使燃烧室内主燃区形成强湍流区，燃油雾化好，气液混合均匀，整体污染物排放低且耗油率大幅下降。
本发明实施例提供一种组合型多点LDI斜进燃烧室，包括：
机匣，其由两个相对设置的机匣壳体通过头部隔板拼接而成，在拼接而成的所述机匣的上端和下端设有装配口，且在所述机匣的前端形成有供压气机气体流出的第一通道，所述第一通道上设有压气机出口导向叶片，在所述机匣的后端形成有供涡轮进气的第二通道，所述第二通道上设有涡轮进口导向叶片，所述压气机出口导向叶片和所述涡轮进口导向叶片的偏转角度相同；
火焰筒，其包括分别设于所述机匣的一个机匣壳体内壁侧的外火焰筒，和设于所述机匣的另一个机匣壳体内壁侧的内火焰筒；
旋流器阵列组，其通过旋流器安装板安装在所述机匣内部，以使流经所述旋流器阵列组的空气在主燃区形成强湍流区域，对所述旋流器阵列组中每个分旋流器中心喷油杆喷出的燃油进行雾化混合，在所述火焰筒燃烧。
在本发明的一些实施例中，每个旋流器安装板的安装角度均与每个所述压气机出口导向叶片的安装角度相同，以使通过所述第一通道进入所述机匣的进气绕燃烧室中心轴线螺旋流动。
在本发明的一些实施例中，每个旋流器安装板所处的平面与所述头部隔板所处平面均呈垂直设置。
在本发明的一些实施例中，所述外火焰筒和所述内火焰筒的直径不同，且所述旋流器安装板采用部分圆形设置，所述旋流器外轮毂的直径沿所述外火焰筒到内火焰筒的方向逐渐减小。
在本发明的一些实施例中，一个所述旋流器阵列组在周向上占全环形燃烧室的1/60。
在本发明的一些实施例中，所述外火焰筒和所述内火焰筒的壁面上均设有散气孔。
在本发明的一些实施例中，所述压气机出口导向叶片和所述涡轮进口导向叶片的偏转角度均为28-32度。
本发明实施例提供的组合型多点LDI斜进燃烧室，具有以下优点：采用上述结构的组合型多点LDI斜进燃烧室，经过多级压气机增压的气流经过最后一级导向叶片后会有方向上的偏转，通过设置折转旋流器安装板，使得旋流器正对进气气流，减小了进气端的流动损失；同时，由于旋流器安装板旋转了一定角度，使得后续流动与燃烧过程不是严格平行于中心轴线进行，而是绕中心轴线做螺旋运动，此种燃烧方式有利于缩短燃烧室长度，提升整机推重比；此外，旋流器阵列组的存在，使得相邻旋流器之间的湍流流动存在强烈的相互影响，中心喷油杆喷射的燃油在螺旋气流带动下相互碰撞破碎，燃烧室内主燃区是一个强湍流区域，燃油雾化好，气液混合均匀，整体污染物排放低且耗油率大幅下降。
附图说明
图1为本发明实施例的组合型多点LDI斜进燃烧室的整体结构示意图；
图2为本发明实施例的组合型多点LDI斜进燃烧室的压气机出口导向叶片结构示意图；
图3为本发明实施例的组合型多点LDI斜进燃烧室的头部结构示意图；
图4为本发明实施例的组合型多点LDI斜进燃烧室的旋流器安装板与头部隔板结构示意图。
附图标记
1、压气机出口导向叶片；2、旋流器阵列组；3、旋流器安装板；4、外火焰筒；5、头部隔板；6、散气孔；7、涡轮进口导向叶片；8、机匣；9、内火焰筒。
具体实施方式
为使本领域技术人员能够更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。
在本说明书中可使用词组“在一种实施例中”、“在另一实施例中”、“在又一实施例中”、“在一实施例中”、“在一些实施例中”或“在其它实施例中”，均可指代根据本发明的相同或不同实施例中的一个或多个。
此后参照附图描述本发明的具体实施例；然而，应当理解，所发明的实施例仅仅是本发明的实施例，其可采用多种方式实施。熟知和/或重复的功能和结构并未详尽描述以根据用户的历史的操作，判明真实的意图，避免不必要或多余的细节使得本发明模糊不清。因此，本发明的具体的结构性和功能性细节并非意在限定，而仅仅作为权利要求的基础和代表性基础用于教导本领域技术人员以实质上任意合适的详细结构多样性地使用本发明。
本发明实施例提供了一种组合型多点LDI斜进燃烧室，如图1至图4所示，包括：
机匣8，其由两个相对设置的机匣壳体通过头部隔板5拼接而成，在拼接而成的所述机匣8的上端和下端设有装配口，且在所述机匣8的前端形成有供压气机气体流出的第一通道，所述第一通道上设有压气机出口导向叶片1，在所述机匣8的后端形成有供涡轮进气的第二通道，所述第二通道上设有涡轮进口导向叶片7，所述压气机出口导向叶片1和所述涡轮进口导向叶片7的偏转角度相同；
火焰筒，其包括分别设于所述机匣8的一个机匣壳体内壁侧的外火焰筒4，和设于所述机匣8的另一个机匣壳体内壁侧的内火焰筒9；
旋流器阵列组2，其通过旋流器安装板3安装在所述机匣8内部，以使流经所述旋流器阵列组2的空气在主燃区形成强湍流区域，对所述旋流器阵列组2中每个分旋流器中心喷油杆喷出的燃油进行雾化混合，在所述火焰筒燃烧。
在本发明的一些实施例中，每个旋流器安装板3的安装角度均与每个所述压气机出口导向叶片1的安装角度相同，以使通过所述第一通道进入所述机匣8的进气绕燃烧室中心轴线螺旋流动。作为示例，旋流器安装板3沿中轴线旋转一定角度，具体地，旋转使得旋流器安装板3的安装角度与压气机出口导向叶片1的偏转角度相同，使头部进气绕燃烧室中心轴线螺旋流动，保证气流流动方向与旋流器中心轴线一致。
进一步地，在本实施例中，每个旋流器安装板3所处的平面与所述头部隔板5所处平面均呈垂直设置。
在本发明的一些实施例中，所述外火焰筒4和所述内火焰筒9的直径不同，且所述旋流器安装板3采用部分圆形设置，所述旋流器外轮毂的直径沿所述外火焰筒4到内火焰筒9的方向逐渐减小。也就是，由于环形燃烧室的内火焰筒9和外火焰筒4直径不同，且旋流器安装板3为部分圆环型设计，鉴于此限制，可以沿从外火焰筒4到内火焰筒9的方向，将旋流器外轮毂直径逐渐减小，且将一个所述旋流器阵列组2在周向上设置为占全环形燃烧室的1/60。
在本发明的一些实施例中，所述外火焰筒4和所述内火焰筒9的壁面上均设有散气孔6，具体地，火焰筒壁面上布置发散小孔，样式为多斜孔。
在本发明的一些实施例中，所述压气机出口导向叶片1和所述涡轮进口导向叶片7的偏转角度均为28-32度。
为了便于对上述技术方案进行理解，下面对本发明上述实施例提供的组合型多点LDI斜进燃烧室的具体工作过程进行详细说明，高压空气经过压气机出口导向叶片1，有大约30°的偏转角。气流折转后直接通过阵列旋流器组进入燃烧室火焰筒内部，绕燃烧室中心轴做螺旋运动，形成的主燃区也是斜向变化的，传热传质频繁。旋流器阵列组2中径向和周向不同位置处通过的空气相互作用，在主燃区形成了强湍流区域。此种气流组织模式可以对各分旋流器中心喷油杆喷出的燃油进行充分良好的雾化以及空气/液体的迅速混合，掺混完毕的两相流体在外火焰筒4和内火焰筒9内组织燃烧，可以避免局部高温区的出现，减少热力学NOX的生成。相应地，涡轮进口导向叶片7与压气机出口导向叶片1偏转角度一致，组织燃烧完毕的高温燃气直冲涡轮导向叶片，有利于提升涡轮效率，提升发动机整体推力，总体上可以减小缩短燃烧室长度，减小总重量，提升发动机推重比。
通过上述技术方案可知，本发明上述实施例提供的组合型多点LDI斜进燃烧室，经过多级压气机增压的气流经过最后一级导向叶片后会有方向上的偏转，通过设置折转旋流器安装板3，使得旋流器正对进气气流，减小了进气端的流动损失；同时，由于旋流器安装板3旋转了一定角度，使得后续流动与燃烧过程不是严格平行于中心轴线进行，而是绕中心轴线做螺旋运动，此种燃烧方式有利于缩短燃烧室长度，提升整机推重比；此外，旋流器阵列组2的存在，使得相邻旋流器之间的湍流流动存在强烈的相互影响，中心喷油杆喷射的燃油在螺旋气流带动下相互碰撞破碎，燃烧室内主燃区是一个强湍流区域，燃油雾化好，气液混合均匀，整体污染物排放低且耗油率大幅下降。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (4)
1.一种组合型多点LDI斜进燃烧室，其特征在于，包括：
机匣，其由两个相对设置的机匣壳体通过头部隔板拼接而成，在拼接而成的所述机匣的上端和下端设有装配口，且在所述机匣的前端形成有供压气机气体流出的第一通道，所述第一通道上设有压气机出口导向叶片，在所述机匣的后端形成有供涡轮进气的第二通道，所述第二通道上设有涡轮进口导向叶片，所述压气机出口导向叶片和所述涡轮进口导向叶片的偏转角度相同；
火焰筒，其包括分别设于所述机匣的一个机匣壳体内壁侧的外火焰筒，和设于所述机匣的另一个机匣壳体内壁侧的内火焰筒；
旋流器阵列组，其通过旋流器安装板安装在所述机匣内部，以使流经所述旋流器阵列组的空气在主燃区形成强湍流区域，对所述旋流器阵列组中每个分旋流器中心喷油杆喷出的燃油进行雾化混合，在所述火焰筒燃烧；
其中，高压空气经过压气机出口导向叶片，气流折转后通过阵列旋流器组进入燃烧室火焰筒内部，绕燃烧室中心轴做螺旋运动，形成的主燃区斜向变化，传热传质频繁，旋流器阵列组中径向和周向不同位置处通过的空气相互作用，在主燃区形成强湍流区域，此种气流组织模式对各分旋流器中心喷油杆喷出的燃油进行充分良好的雾化以及空气/液体的迅速混合，掺混完毕的两相流体在外火焰筒和内火焰筒内组织燃烧；
每个旋流器安装板的安装角度均与每个所述压气机出口导向叶片的安装角度相同，以使通过所述第一通道进入所述机匣的进气绕燃烧室中心轴线螺旋流动；
每个旋流器安装板所处的平面与所述头部隔板所处平面均呈垂直设置；
所述外火焰筒和所述内火焰筒的直径不同，且所述旋流器安装板采用部分圆形设置，所述旋流器外轮毂的直径沿所述外火焰筒到内火焰筒的方向逐渐减小。
2.根据权利要求1所述的组合型多点LDI斜进燃烧室，其特征在于，
一个所述旋流器阵列组在周向上占全环形燃烧室的1/60。
3.根据权利要求2所述的组合型多点LDI斜进燃烧室，其特征在于，
所述外火焰筒和所述内火焰筒的壁面上均设有散气孔。
4.根据权利要求1所述的组合型多点LDI斜进燃烧室，其特征在于，
所述压气机出口导向叶片和所述涡轮进口导向叶片的偏转角度均为28-32度。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |