[發明專利]雙渦燃燒室

無效

• 申請號: 200910083881.7
• 申請日: 2009-05-11
• 公開（公告）號: CN101566353A
• 公開（公告）日: 2009-10-28
• 發明（設計）人: 樊未軍;宋玄進;張榮春;邢菲;孔祥雷
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: F23R3/58
• 分類號: F23R3/58;F23R3/06;F23R3/32
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所
• 代理人: 周長琪

技術領域

本發明涉及一種雙渦燃燒室，屬于發動機領域。

背景技術

燃燒室是發動機的一個重要組成部分，燃料在此燃燒，使化學能轉化為熱能。好的燃 燒室應具有點火性能好，溫度分布均勻，流阻損失小，排氣污染少和結構緊湊等基本特 征。

傳統的飛機發動機燃燒室頭部主要采用旋流器與噴嘴的組合配置。空氣通過旋流器后 產生一回流區，高溫的燃燒產物在回流區的作用下流向前端，點燃新鮮的燃料與空氣的 混合物，回流區起到了穩定的點火源的作用。駐渦燃燒室(Trapped?vortex?combustor 簡稱TVC)，它擯棄了過去40年的傳統燃燒室設計。它主要由兩部分組成，即預燃室 和主燃室。預燃室用來穩焰，主燃燒室用來提供動力。預燃燒室由凹腔提供穩定火焰所 必需的回流區，燃料與空氣以一定的方式注入凹腔內，達到改善燃料濃度場和加強渦的 強度的作用。典型的旋流穩焰燃燒器布置在其進口處的旋流器產生主回流區。這個區域 傳送部分熱的燃燒產物于射入燃燒器的空氣燃料混合，形成連續的點火源和穩定的火焰。 這個回流區也會使得整個燃燒器的燃燒變得穩定。如果燃燒器的進口流速增大，這個主 回流區就會變得不穩定，這將對火焰的穩定和燃燒效率造成不利的影響。同時，隨著世 界各國對航空發動機排放污染關注的增強，傳統的燃燒室也面臨著污染環境的難題。

國外的TVC相關研究表明，TVC全被應用為航空發動機或排放要求較高的地面燃氣 輪機的主燃燒室。其主要特征為在環形形式的TVC中，分為內涵和外涵。燃燒室入口采 用擴壓器，擴壓器包括一個或者幾個環形斜面，其作用是把射入的空氣分成不同的導向， 進入擴壓器流道。主流區的燃料噴嘴放置在擴壓器的出口，在主燃室前方進口有一塊和 凹腔前方相同的支板，支板沿周向開有許多通道，這些通道用于將燃燒產物疏運到凹腔 外。支板后面的凹腔回流區就像在加力燃燒室內的火焰穩定器。在凹腔內部的空氣和燃 料的快速混合有助于提供燃燒速度，這種結構還可以在不用噴射裝置的情況下，形成使 得排除氣體形成合理的溫度場。同時在凹腔后體還有空氣與燃油噴入，相關資料表明， 國內外現有TVC的供油裝置均采用旋流噴嘴或者空氣霧化噴嘴。

公開號CN1858498中介紹了一種切向駐渦燃燒室，其說明書中明確的介紹了駐渦燃燒 室的結構，利用切向旋流產生的高離心加速度加強兩相液霧燃燒。在公開號CN1467407A 中介紹了一種氣體渦輪發動機燃燒室筒組件，在預混合器內油氣預先混和，然后供入主流， 噴入到燃燒室內進行燃燒；利用分級燃燒的原理降低其NO_X排放。在申請號5791148，申 請日Aug，11，1998，LINER?OF?A?GAS?TURBINE?ENGINE?COMBUSTOR?HAVING? TRAPPED?VORTEX?CAVITY(應用駐渦凹腔的燃氣輪機燃燒室)中介紹了駐渦燃燒室應用 于航空發動機主燃燒室的設計，其說明書中明確介紹了該燃燒室的結構，主流采用三通道擴 壓器結合噴油桿結構，由擴壓器支板負責高溫燃氣與主流的混合，凹腔供油采用氣孔包圍油 孔的結構。公開號CN101070961A中介紹了一種單駐渦燃燒室，其說明書中明確介紹了燃 燒室的結構，在凹腔前后壁開進氣孔和在其上采用擋板結構，對進入凹腔的氣流進行導向， 形成單駐渦結構。

上述燃燒室中，公開號CN1858498中介紹的切向駐渦燃燒室，采用離心噴嘴或者氣動 霧化噴嘴，形成的周向漩渦與凹腔內的駐渦相互影響。在公開號CN1467407A中介紹的一 種氣體渦輪發動機燃燒室筒組件，采取燃料與空氣預混氣；主流沒采取擴壓器結構，一定程 度限制主流流速，采取花瓣式支板結構，增加了重量。在申請號5791148，申請日 Aug，11，1998，LINER?OF?A?GAS?TURBINE?ENGINE?COMBUSTOR?HAVING? TRAPPED?VORTEX?CAVITY(應用駐渦凹腔的燃氣輪機燃燒室)中介紹的駐渦燃燒室應用 于航空發動機主燃燒室的設計中，主流采取噴油桿供油，重量較大；采用支板擴壓器結構， 重量較大；凹腔供油與進氣孔采取環繞結構，對駐渦的形成不利。公開號CN101070961A 中介紹的單渦燃燒室，凹腔上采用擋板結構，增加了重量；凹腔內形成的單渦結構，使得燃 料濃度場分布不夠均勻，其在凹腔內燃燒的停留時間不夠長，在一定程度上限制了燃燒性能 的進一步提升。

發明內容