CN203928005U - 一种加装纵向涡发生器的先进旋涡燃烧室 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公布了一种加装纵向涡发生器的先进旋涡燃烧室，在燃烧室内放置前钝体和后钝体，前钝体和后钝体之间形成凹腔，位于前钝体上下两侧设有若干个纵向涡发生器，所述进气通道为燃烧室进口，燃烧室连接燃烧室出口。本实用新型的技术效果是：（1）可以加强燃烧室内燃料与空气的掺混，有利于增强凹腔稳焰及燃气掺混，大幅度提高燃烧效率，降低污染物排放；（2）纵向涡发生器结构参数适当时，燃烧室在贫燃条件下可以实现低压降、低污染的稳定燃烧；（3）可有效提高燃料与空气掺混效果，提高燃料利用率，节约燃料。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种旋涡燃烧室，尤其涉及一种加装纵向涡发生器的先进旋涡燃烧室。
背景技术
稳定燃烧是航空发动机燃烧室最基本的要求之一，但是由于进口气流速度高，给稳定火焰带来较大的困难。现代航空燃气轮机燃烧室无一例外地设置了火焰稳定器，在主燃烧室中广泛采用的是旋流器，但是存在油气混合不充分、火焰稳定范围窄、污染物排放控制难等问题。因此，发展各种新型的燃烧技术显得尤为重要。美国Ramgen公司提出先进旋涡燃烧室（Advanced Vortex Combustor，简称AVC）概念，国内外研究表明，先进旋涡燃烧室具有燃烧效率高、火焰稳定域宽、贫油熄火极限低、高空点火性能优越及污染物排放低等明显优势，从而受到国内外广泛关注。
先进旋涡燃烧室通过凹腔内产生的稳定旋涡来充当稳定的点火源，以此来引燃主燃区域。燃料与空气的掺混效果对燃烧室燃烧性能有重要影响。如果燃料与空气掺混不均匀，就会出现富油现象，造成燃料的浪费或者污染物排放的增多，还会在燃烧室内出现局部高温，损坏燃烧室。
常规的依靠射流的钝体稳焰燃烧室，需要在凹腔内布置射流管或者在钝体壁面布置射流孔，通过射流方式将燃料或空气喷入燃烧室，这种方式有一定的不足：使用的喷射均为纵截面内的平面喷射，这就大大降低了主流与射流的剪切作用，存在单一流线涡与主流掺混不足的缺点，使燃料与空气的掺混率及气流湍动性能大打折扣；增加耗油量；结构复杂；燃料与空气掺混比例控制较难；换热能力较低。
中国专利申请号为200910083881.7公开了一种钝体稳焰燃烧室，由于有射流孔或射流管，燃料通过射流进入凹腔，相对于本实用新型而言，结构复杂，油气比例控制较难，而且射流为单一平面射流，油气掺混效果不佳，影响燃烧性能的发挥。
中国专利申请号为201220736137.X 公开了一种突扩式钝体火焰稳定器，相对于本实用新型而言，燃料与空气的掺混效率较低，不能充分强化传热传质，不利于燃烧性能的提高以及污染物排放的降低。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种加装纵向涡发生器的先进旋涡燃烧室，适用于旋转冲压发动机加强燃料与空气掺混效果、提高换热能力以及工业燃气轮机高效低污染燃烧的加装纵向涡发生器。
本实用新型是这样来实现的，一种加装纵向涡发生器的先进旋涡燃烧室，它由进气通道、前钝体，后钝体，凹腔，燃烧室，纵向涡发生器，燃烧室出口组成；其特征在于：在燃烧室内放置前钝体和后钝体，前钝体和后钝体之间形成的凹腔，位于前钝体上下两侧设有若干个纵向涡发生器，所述进气通道为燃烧室进口，燃烧室连接燃烧室出口。
本实用新型所述纵向涡发生器布置在前钝体两侧，纵向涡发生器形状可以取三角形以及矩形。
本实用新型所述前钝体前壁面与通道齐平，进气道为上下两个小通道进气口。所述前钝体上下两侧各安装若干个相同或不同形状的纵向涡发生器。
本实用新型所述后钝体中间开锋，将整个钝体分为对称的上下两个部分，整体呈突扩状，便于凹腔内热质与后钝体后侧进行交换。
本实用新型所述后钝体与前钝体的宽度比为0.7，凹腔的长度为前钝体宽度的0.6倍。
本实用新型的工作原理：进气通道的来流经过纵向涡发生器形成一系列有序的高动量的纵向旋涡，这些纵向旋涡的强烈运动促进了燃料与空气之间的动量和能量交换，增强燃气掺混，使得燃料与空气充分混合之后进入凹腔，在凹腔内形成稳定的高温点火源，引燃凹腔外侧的主燃区。在主燃区内，由于纵向涡加强掺混，强化传热传质，使得燃料充分燃烧，利用率高，放热量大，可以有效提高燃烧性能，同时污染物排放降低。
本实用新型的技术效果是：（1）可以加强燃烧室内燃料与空气的掺混，有利于增强凹腔稳焰及燃气掺混，大幅度提高燃烧效率，降低污染物排放；（2）纵向涡发生器结构参数适当时，燃烧室在贫燃条件下可以实现低压降、低污染的稳定燃烧；（3）可有效提高燃料与空气掺混效果，提高燃料利用率，节约燃料；（4）在工程制造方面，本实用新型结构紧凑，易于加工。易于操作，所需零部件能批量生产，降低成本。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为本实用新型的矩形纵向涡发生器。
图3为本实用新型的三角形纵向涡发生器。
图4为本实用新型安装了两种不同形状的纵向涡发生器的燃烧室。
在图中，1、燃烧室进气通道，2、前钝体，3、后钝体，4、凹腔，5、燃烧室，6、纵向涡发生器，7、燃烧室出口，8、矩形纵向涡发生器，9、三角形纵向涡发生器。
具体实施方式
以下结合附图说明对本实用新型的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限制本实用新型，凡是采用本实用新型的相似结构及其相似变化，均应列入本实用新型的保护范围。
如图1所示，本实用新型是这样来工作和实施的，一种加装纵向涡发生器的先进旋涡燃烧室，它由进气通道1、前钝体2，后钝体3，凹腔4，燃烧室5，纵向涡发生器6，燃烧室出口7组成；其特征在于：在燃烧室5内放置前钝体2和后钝体3，前钝体2和后钝体3之间形成的凹腔4，位于前钝体2上下两侧设有若干个纵向涡发生器6，所述进气通道1为燃烧室5进口，燃烧室5连接燃烧室出口7。
如图2、图3、图4所示，安装了矩形纵向涡发生器8和三角形纵向涡发生器9的纵向涡发生器的燃烧室，当来流经过纵向涡发生器时，可以形成一系列有序的高动量的纵向旋涡，对主流起强化作用。
本实用新型所述燃烧室通道内放置前钝体2和后两钝体3，利用两钝体之间形成的凹腔4来稳定火焰，所述前钝体2前壁面与通道齐平，进气道为上下两个小通道进气口，所述后钝体3为突扩式开口结构，前钝体2上下两侧各安装若干个纵向涡发生器6对主流起强化作用，当来流经过纵向涡发生器6时，形成一系列有序的高动量的纵向旋涡，这些纵向旋涡的强烈运动促进了燃料与空气之间的动量和能量交换，增强燃气掺混，可以有效提高燃烧性能。结构简单易于控制，避免了常规燃烧室内燃气掺混不均匀的弊端，同时大幅度提高了燃烧性能，有效降低污染物排放。该燃烧室应用于旋转冲压发动机以及工业燃气轮机等方面，在贫燃条件下可以实现高温、低压降、低污染的稳定燃烧。
Claims (4)
1.一种加装纵向涡发生器的先进旋涡燃烧室，它由进气通道、前钝体，后钝体，凹腔，燃烧室，纵向涡发生器，燃烧室出口组成；其特征在于：在燃烧室内放置前钝体和后钝体，前钝体和后钝体之间形成的凹腔，位于前钝体上下两侧设有若干个纵向涡发生器，所述后钝体与前钝体的宽度比为0.7，凹腔的长度为前钝体宽度的0.6倍，所述进气通道为燃烧室进口，燃烧室连接燃烧室出口。
2.根据权利要求1所述的一种加装纵向涡发生器的先进旋涡燃烧室，其特征在于：所述前钝体前壁面与通道齐平，进气道为上下两个小通道进气口。
3.根据权利要求1所述的一种加装纵向涡发生器的先进旋涡燃烧室，其特征在于：所述后钝体中间开锋，将整个钝体分为上下对称的两个部分。
4.根据权利要求1所述的一种加装纵向涡发生器的先进旋涡燃烧室，其特征在于：所述前钝体上下两侧各安装若干个相同或不同形状的纵向涡发生器。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114777158A (zh) * | 2022-05-13 | 2022-07-22 | 哈尔滨工程大学 | 一种基于钝体组的燃烧室掺混结构 |
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2014
- 2014-04-28 CN CN201420210488.6U patent/CN203928005U/zh not_active Expired - Fee Related
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