CN203796471U - 一种具有内部均流腔的喷嘴 - Google Patents

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袁宇
宣智超
谢恒�
周伟
杨继东
王晓丽
李晓旭
卢明
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Abstract

本实用新型涉及航空航天推进系统雾化燃烧技术,具体公开了一种具有内部均流腔的喷嘴,它包括气体喷嘴,气体喷嘴内设有液体喷嘴,气体喷嘴与液体喷嘴之间形成内部均流腔,所述的气体喷嘴上设有侧向孔,从而在侧向孔和内部均流腔内形成气体流动方向,在液体喷嘴内形成液体流动方向。可在外部流动环境恶劣,流场畸变严重的情况下可靠地工作,保持喷嘴出口速度的均匀性;同时不会在喷嘴出口形成局部低速区,有利于气液均匀混合,提高燃烧效率;可防止内部离心式液体喷嘴的射流穿透气幕,对燃烧装置的硬件造成烧蚀。

Description

一种具有内部均流腔的喷嘴
技术领域
本实用新型属于航空航天推进系统雾化燃烧技术,具体涉及一种喷嘴。
背景技术
气-液同轴喷嘴广泛用于航空航天推进系统、民用雾化、燃烧装置上,结构一般由内部液体喷嘴(直流式或离心式)和外部直流式气体喷嘴组成,利用气体射流和液体射流的速度差产生气动剪切力来使两种组元雾化、混合。
传统的直流式气体喷嘴气体通过侧向孔进入环形流动通道,侧向孔一般设计为偶数个。在侧向孔数量较少(≤12个),流动通道沿程面积不变的情况下,喷嘴出口环形截面上的速度呈现不均匀分布,在两个侧向孔之间的区域流速高,侧向孔正下方的区域流速低,最高速度与最低速度相差有时可达100%。在气体速度较低的区域,液体组元得不到完善的雾化、混合;若液体喷嘴为离心式喷嘴,液体射流有时会穿透该部分外围气幕。这两种情况都会导致燃烧效率降低,如果中间喷嘴是氧化剂组元,穿透气幕后会对燃烧装置的喷注面板、侧壁等硬件造成烧蚀。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种具有内部均流腔的喷嘴,其能够适应流速较高、畸变严重的恶劣流动环境,同时能提高喷嘴出口环形截面的速度均匀性,有利于气-液组元均匀雾化、混合,燃烧效率高。
本实用新型的技术方案如下:
一种具有内部均流腔的喷嘴,包括气体喷嘴和同轴设在气体喷嘴内部的液体喷嘴,所述的液体喷嘴外壁和气体喷嘴内壁之间具有间隙,形成内部均流腔,并且气体喷嘴的侧壁加工有若干排侧向孔,侧向孔的方向与喷嘴轴向垂直,内部均流腔在位于侧向孔部分的截面积大于内部均流腔在喷嘴下游的截面积。
在上述的一种具有内部均流腔的喷嘴中:所述的气体喷嘴和液体喷嘴相接触的部分加工有台阶和凸台用于将气体喷嘴和液体喷嘴固定连接。
在上述的一种具有内部均流腔的喷嘴中:所述的液体喷嘴的出口处加工有过渡倒角。
在上述的一种具有内部均流腔的喷嘴中:所述的液体喷嘴为组合离心式或直流式液体喷嘴。
本实用新型的有益效果在于:由于在气体喷嘴和液体喷嘴之间形成了内部均流腔,且内部均流腔在气流流动的入口段和出口段的截面积不一致,能够使气体先整流,形成压力、速度比较一致的流动,再在截面积较小的腔段形成加速气流,最后由出口处形成速度均匀分布的射流。因此使得该喷嘴能够在外部流动环境恶劣,流场畸变严重的情况下可靠地工作,保持喷嘴出口速度的均匀性;不会在喷嘴出口形成局部低速区,有利于气液均匀混合,提高燃烧效率;可防止内部液体喷嘴的射流穿透气幕,对燃烧装置的硬件造成烧蚀,可靠性大大提高。
附图说明
图1为具有内部均流腔的喷嘴示意图;
图中:1.气体喷嘴;2.侧向孔;3.内部均流腔;4液体喷嘴。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。
如图1所示,液体喷嘴4位于气体喷嘴1内部,液体喷嘴4的两端开口,液体在其内部流动。本实施例中中液体喷嘴4入口处外部加工有台阶,用于卡合在气体喷嘴1内壁的凸台上。
上述液体喷嘴4外壁和气体喷嘴1内壁之间具有间隙,形成内部均流腔3。气体喷嘴1的上游外壁加工有法兰,上游内壁加工有凸台结构,气体喷嘴1的侧壁上游加工有侧向孔2,用于气体进入上述内部均流腔3。侧向孔2的方向与喷嘴轴向垂直。可以加工单排或者多排。气体喷嘴1的下游为圆筒形,气体流通面积不变。
上述的内部均流腔3在喷嘴侧向孔2段的截面面积,比在喷嘴下游的截面面积大1~5倍。工艺上可以采用将气体喷嘴1侧向孔2段的内外径增大来形成。
上述的液体喷嘴4的出口处加工有过渡倒角,形成液体流通的圆滑过渡,以减少流动损失,降低流动不均匀性。
气体从侧向孔2进入到内部均流腔3,由于内部均流腔3在喷嘴侧向孔2段的截面面积较大,先整流,形成压力、速度比较一致的流动,然后进入到下游的流通截面积较小的部分,由于此部分面积较小,流通加速,因而能够在喷嘴出口处形成速度均匀分布的射流。

Claims (4)

1.一种具有内部均流腔的喷嘴,包括气体喷嘴(1)和同轴设在气体喷嘴(1)内部的液体喷嘴(4),其特征在于:所述的液体喷嘴(4)外壁和气体喷嘴(1)内壁之间具有间隙,形成内部均流腔(3),并且气体喷嘴(1)的侧壁加工有若干排侧向孔(2),侧向孔的方向与喷嘴轴向垂直,内部均流腔(3)在位于侧向孔(2)部分的截面积大于内部均流腔(3)在喷嘴下游的截面积。
2.如权利要求1所述的一种具有内部均流腔的喷嘴,其特征在于:所述的气体喷嘴(1)和液体喷嘴(4)相接触的部分加工有台阶和凸台用于将气体喷嘴(1)和液体喷嘴(4)固定连接。
3.如权利要求1所述的一种具有内部均流腔的喷嘴,其特征在于:所述的液体喷嘴(4)的出口处加工有过渡倒角。
4.如权利要求1所述的一种具有内部均流腔的喷嘴,其特征在于:所述的液体喷嘴(4)为组合离心式或直流式液体喷嘴。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104989554A (zh) * 2015-06-08 2015-10-21 北京航天动力研究所 一种复合材料可延伸喷管的到位锁紧结构
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CN107620654A (zh) * 2016-07-14 2018-01-23 北京航天动力研究所 一种氢氧膨胀循环火箭发动机同轴射流式混合器
CN107620654B (zh) * 2016-07-14 2024-05-17 北京航天动力研究所 一种氢氧膨胀循环火箭发动机同轴射流式混合器

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