CN115560357A - 用于燃烧室进气试验的整流装置 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种用于燃烧室进气试验的整流装置，包括：扩张管段(4)，所述扩张管段(4)的中空面积沿扩张方向从第一端到第二端逐渐增大；进气管段(1)，与所述扩张管段(4)的第一端连接，且与所述扩张管段(4)内部连通；和导流锥筒(3)，至少设置在所述扩张管段(4)中，其中，所述导流锥筒(3)的锥形扩张方向与所述扩张管段(4)的扩张方向相同，且所述导流锥筒(3)与所述扩张管段(4)之间具有气流通道。本公开实施例能够提升气流在径向分布上的整流效果。

Description

用于燃烧室进气试验的整流装置

技术领域

本公开涉及试验领域，尤其涉及一种用于燃烧室进气试验的整流装置。

背景技术

在航空发动机及燃气轮机的燃烧室试验中，进气流场不均匀会引起燃烧室局部富燃或贫燃熄火的现象。因此，提高进气流场的均匀性对燃烧室的组织燃烧起到关键的作用，是燃烧室试验测试中的重要指标之一。为满足试验测试需求，通常在试验器进气系统中设有整流器，以提高进气流场的速度均匀性和压力均匀性，降低紊流。并且，还要求整流器在较小压力损失的前提下达到整流的目的，因此对于整流结构的设计有较高的要求。

在相关技术中，整流器的一种结构采用较大尺寸的稳压箱或长直管道，使气流在流道内充分发展。此种方案结构简单，但对于较高流速、较大流量的整流作用有限，尤其在气流径向分布上的整流作用更为有限。整流器的另一种结构为筛网结构，使气流通过筛网进行整流。这种结构在气流周向分布上作用较弱，如果通过布置多层筛网，气流的压力损失将会提高。

发明内容

有鉴于此，本公开实施例提供一种用于燃烧室进气试验的整流装置，能够改善气流径向分布上的整流作用。

在本公开的一个方面，提供一种用于燃烧室进气试验的整流装置，包括：扩张管段，所述扩张管段的中空面积沿扩张方向从第一端到第二端逐渐增大；进气管段，与所述扩张管段的第一端连接，且与所述扩张管段内部连通；和导流锥筒，至少设置在所述扩张管段中，其中，所述导流锥筒的锥形扩张方向与所述扩张管段的扩张方向相同，且所述导流锥筒与所述扩张管段之间具有气流通道。

在一些实施例中，所述扩张管段呈锥筒形，所述扩张管段的轴线与所述导流锥筒的轴线重合。

在一些实施例中，所述扩张管段的扩张角α大于所述导流锥筒的扩张角β。

在一些实施例中，所述扩张管段的扩张角α与所述导流锥筒的扩张角β的差值为1°～4°。

在一些实施例中，所述扩张管段的扩张角α为8°～16°。

在一些实施例中，所述整流装置还包括：第一支撑架，至少设置在所述进气管段中，并对所述导流锥筒的端部进行支撑；和第二支撑架，设置在所述扩张管段中，并对所述导流锥筒的外锥壁进行支撑。

在一些实施例中，所述第一支撑架包括：多个进气支撑隔板，沿周向等角度分布地设置在所述进气管段的管壁内侧；和支撑环，与所述多个进气支撑隔板固定连接，并对所述导流锥筒的端部进行支撑。

在一些实施例中，所述多个进气支撑隔板与所述扩张管段的轴线平行，且至少一个进气支撑隔板具有沿周向贯穿的通孔。

在一些实施例中，所述第二支撑架包括：至少两排固定支板，沿所述扩张管段的轴线方向间隔排布，其中，每排固定支板包括多个固定支板，沿周向等角度分布地设置在所述扩张管段的管壁内侧。

在一些实施例中，所述整流装置还包括：出气管段，与所述扩张管段的第二端连接，且与所述扩张管段内部连接；和至少一个整流筛网，通过第三支撑架固定设置在所述出气管段的管壁内侧。

在一些实施例中，所述至少一个整流筛网包括沿轴向间隔排布的两个整流筛网。

在一些实施例中，所述第三支撑架包括：多个筛网支撑件，沿周向等角度分布地设置在所述出气管段的管壁内侧，以夹持所述整流筛网。

因此，根据本公开实施例，通过整流装置给燃烧室进气试验提供标准入口边界条件，通过扩张管段提高气流的引导效果，且相比于长直管道在结构上更紧凑，轴向长度更短。并且，通过设置在扩张管段内的导流锥筒来进一步提高导流效果，并能够改善进入扩张管段的气流的偏心，使气流在径向上保持均匀，从而能够提升气流在径向分布上的整流效果。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。

参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：

图1是根据本公开用于燃烧室进气试验的整流装置的一些实施例的结构示意图；

图2是根据本公开用于燃烧室进气试验的整流装置的一些实施例中第一支撑架的结构示意图；

图3是根据本公开用于燃烧室进气试验的整流装置的一些实施例中的整流筛网的结构示意图。

应当明白，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。此外，相同或类似的参考标号表示相同或类似的构件。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。本公开可以以许多不同的形式实现，不限于这里所述的实施例。提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、材料的组分、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。

本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

在本公开中，当描述到特定器件位于第一器件和第二器件之间时，在该特定器件与第一器件或第二器件之间可以存在居间器件，也可以不存在居间器件。当描述到特定器件连接其它器件时，该特定器件可以与所述其它器件直接连接而不具有居间器件，也可以不与所述其它器件直接连接而具有居间器件。

本公开使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

图1是根据本公开用于燃烧室进气试验的整流装置的一些实施例的结构示意图。图2是根据本公开用于燃烧室进气试验的整流装置的一些实施例中第一支撑架的结构示意图。图3是根据本公开用于燃烧室进气试验的整流装置的一些实施例中的整流筛网的结构示意图。

参考图1，在一些实施例中，整流装置可设置在燃烧室的试验进气系统中，用于燃烧室进气试验。整流装置包括：扩张管段4、进气管段1和导流锥筒3。扩张管段4的中空面积沿扩张方向从第一端到第二端逐渐增大。在图1中，扩张管段4的第一端和第二端分别为扩张管段4的左端和右端。扩张管段4的扩张方向为从第一端指向第二端的方向。

进气管段1与所述扩张管段4的第一端连接，且与所述扩张管段4内部连通。导流锥筒3至少设置在所述扩张管段4中，且导流锥筒3的锥形扩张方向与所述扩张管段4的扩张方向相同，且所述导流锥筒3与所述扩张管段4之间具有气流通道。

在燃烧室试验中，进气流场受制于上游设备和管道的影响，存在一定的不均匀性。在气流从进气管段1进入扩张管段4时，能够分别进入导流锥筒3的内腔和导流锥筒3与扩张管段4之间的气流通道。该气流通道和导流锥筒的内腔均能够实现导流作用，而且导流锥筒还能够起到改善进入扩张管段的气流的偏心，使气流在径向上也保持均匀的作用，以避免进气流场不稳定而影响试验效果，从而保证试验顺利实施，提升试验品质。

参考图1，在一些实施例中，扩张管段4呈锥筒形，所述扩张管段4的轴线与所述导流锥筒3的轴线重合，以便使导流锥筒3能够使进入的气流更加中心对称，在径向上的气流更加均匀。

在图1中，扩张管段4的扩张角α大于所述导流锥筒3的扩张角β。通过使导流锥筒3的扩张角小于扩张管段4的扩张角，可使得前述导流锥筒3与扩张管段4之间的气流通道的面积也逐渐增加，从而进一步改善从进气管段到扩张管段的气体分离。

在选择扩装管段4的扩张角时，可使其与燃烧室进气试验所对应的实际环境保持一致，例如可使扩张管段4的扩张角α为8°～16°。在选择扩张管段4的扩张角α与所述导流锥筒3的扩张角β的差值时，可根据扩张管段4的扩张角α的取值和导流锥筒3的导流效果，使扩张管段4的扩张角α与所述导流锥筒3的扩张角β的差值为1°～4°，以免差值过小而降低导流效果。

为了提高导流锥筒3的安装稳定性，参考图1和图2，在一些实施例中，整流装置还包括：第一支撑架2和第二支撑架5。第一支撑架2至少设置在所述进气管段1中，并对所述导流锥筒3的端部进行支撑。第二支撑架5设置在所述扩张管段4中，并对所述导流锥筒3的外锥壁进行支撑。这样导流锥筒3在轴向上多个位置支撑在进气管段1和扩张管段4中，从而使导流锥筒3在工作时更加稳定。导流锥筒3在扩张管段4中是可拆卸的，可定时进行维护或更换。

在图1和图2中，第一支撑架2包括：多个进气支撑隔板21和支撑环22。多个进气支撑隔板21沿周向等角度分布地设置在所述进气管段1的管壁内侧。支撑环22与所述多个进气支撑隔板21固定连接，并对所述导流锥筒3的端部进行支撑。多个进气支撑隔板21等角度设置，形成沿周向分布的多个分区，可使得流经第一支撑架2的气流在周向上更均匀。

多个进气支撑隔板21可以与支撑环22轴向连接，也可以与支撑环22径向连接，并与支撑环22在轴向的长度存在部分重合。参考图1，在一些实施例中，多个进气支撑隔板21与所述扩张管段4的轴线平行，且至少一个进气支撑隔板21具有沿周向贯穿的通孔23。通孔23可实现各个分区之间实现周向上的整流作用。

在图1中，第二支撑架5包括：至少两排固定支板51，沿所述扩张管段4的轴线方向间隔排布。每排固定支板51包括多个固定支板51，沿周向等角度分布地设置在所述扩张管段4的管壁内侧。多个固定支板51对导流锥筒3进行支撑，使导流锥筒3悬架在扩张管段4内部。

参考图1，在一些实施例中，整流装置还包括：出气管段6和至少一个整流筛网8。出气管段6与所述扩张管段4的第二端连接，且与所述扩张管段4内部连接。至少一个整流筛网8通过第三支撑架7固定设置在所述出气管段6的管壁内侧。参考图3，整流筛网8可具有多个密布的网格，例如正方形等规则形状的网格，可对进入出气管段6的气流进行整流。规则形状的网格可使得整流筛网更方便加工。

整流筛网的外周与出气管段的内壁基本密封，以免因透气而影响整流效果。在上述实施例中，进气管段1和出气管段6均为平直圆筒结构，扩张管段4为平直扩张管结构。导流锥筒3的轴向长度可短于扩张管段4的轴向长度。进气管段1的出口端与扩张管段4的第一端尺寸和形状均相同，而出气管段6的进口端与扩张管段4的第二端尺寸和形状均相同，以使气流在流经整流装置时更加顺畅。

在导流锥筒和整流筛网的整流结构中，导流锥筒能够解决气流周向分布不均问题，并且能够降低扩压后气流偏心的现象，而整流筛网能够解决气流径向分布不均的问题。这样使得从进气管段1进入的气流经过扩展管段4和导流锥筒3的初步整流后，再通过整流筛网8实现再次整流，从而实现更均匀的整流效果。相比于仅使用整流筛网的整流器，本实施例在气流的压力损失更小，而且气流在周向和径向上分布更加均匀，从而适合航空发动机及燃气轮机燃烧室试验中大流量的气体整流。

综合考虑气流经过整流筛网的压力损失以及整流筛网的整流效果，在一些实施例中，可使得至少一个整流筛网8包括沿轴向间隔排布的两个整流筛网8。两个整流筛网8的网面可平行设置。

考虑到整流筛网在使用一段时间后效力变差或无法工作，可定时拆下整流筛网进行维护和更换。相应地，在一些实施例中，第三支撑架7包括：多个筛网支撑件71，沿周向等角度分布地设置在所述出气管段6的管壁内侧，以夹持所述整流筛网8，以方便整流筛网8的更换。

至此，已经详细描述了本公开的各实施例。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。

虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改或者对部分技术特征进行等同替换。本公开的范围由所附权利要求来限定。

Claims (12)

1.一种用于燃烧室进气试验的整流装置，其特征在于，包括：

扩张管段(4)，所述扩张管段(4)的中空面积沿扩张方向从第一端到第二端逐渐增大；

进气管段(1)，与所述扩张管段(4)的第一端连接，且与所述扩张管段(4)内部连通；和

导流锥筒(3)，至少设置在所述扩张管段(4)中，

其中，所述导流锥筒(3)的锥形扩张方向与所述扩张管段(4)的扩张方向相同，且所述导流锥筒(3)与所述扩张管段(4)之间具有气流通道。

2.根据权利要求1所述的整流装置，其特征在于，所述扩张管段(4)呈锥筒形，所述扩张管段(4)的轴线与所述导流锥筒(3)的轴线重合。

3.根据权利要求1或2所述的整流装置，其特征在于，所述扩张管段(4)的扩张角α大于所述导流锥筒(3)的扩张角β。

4.根据权利要求3所述的整流装置，其特征在于，所述扩张管段(4)的扩张角α与所述导流锥筒(3)的扩张角β的差值为1°～4°。

5.根据权利要求3所述的整流装置，其特征在于，所述扩张管段(4)的扩张角α为8°～16°。

6.根据权利要求1所述的整流装置，其特征在于，还包括：

第一支撑架(2)，至少设置在所述进气管段(1)中，并对所述导流锥筒(3)的端部进行支撑；和

第二支撑架(5)，设置在所述扩张管段(4)中，并对所述导流锥筒(3)的外锥壁进行支撑。

7.根据权利要求6所述的整流装置，其特征在于，所述第一支撑架(2)包括：

多个进气支撑隔板(21)，沿周向等角度分布地设置在所述进气管段(1)的管壁内侧；和

支撑环(22)，与所述多个进气支撑隔板(21)固定连接，并对所述导流锥筒(3)的端部进行支撑。

8.根据权利要求7所述的整流装置，其特征在于，所述多个进气支撑隔板(21)与所述扩张管段(4)的轴线平行，且至少一个进气支撑隔板(21)具有沿周向贯穿的通孔(23)。

9.根据权利要求6所述的整流装置，其特征在于，所述第二支撑架(5)包括：

至少两排固定支板(51)，沿所述扩张管段(4)的轴线方向间隔排布，

其中，每排固定支板(51)包括多个固定支板(51)，沿周向等角度分布地设置在所述扩张管段(4)的管壁内侧。

10.根据权利要求1所述的整流装置，其特征在于，还包括：

出气管段(6)，与所述扩张管段(4)的第二端连接，且与所述扩张管段(4)内部连接；和

至少一个整流筛网(8)，通过第三支撑架(7)固定设置在所述出气管段(6)的管壁内侧。

11.根据权利要求10所述的整流装置，其特征在于，所述至少一个整流筛网(8)包括沿轴向间隔排布的两个整流筛网(8)。

12.根据权利要求10所述的整流装置，其特征在于，所述第三支撑架(7)包括：

多个筛网支撑件(71)，沿周向等角度分布地设置在所述出气管段(6)的管壁内侧，以夹持所述整流筛网(8)。

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