[發明專利]基于非定常燃燒具有增壓功能的內燃波轉子及工作方法

有效

• 申請號: 201310018405.3
• 申請日: 2013-01-18
• 公開（公告）號: CN103133138A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發明（設計）人: 李建中;鞏二磊;韓啟祥;王家驊;陳堅;姜龍
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: F02C3/14
• 分類號: F02C3/14;F02C7/04;F02C7/22;F23R3/28
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

1.一種基于非定常燃燒具有增壓功能的內燃波轉子，其特征在于：包括底座（11）、波轉子（17）、進口端蓋（7）、出口端蓋（16）、驅動電機（13）；

其中進氣端蓋（7）上具有進氣端口（8），該進氣端口（8）由兩個外側壁面（22）和一個內圓弧壁面、一個外圓弧壁面組成，且該進氣端口（8）被兩個內側壁面（23）分成了吹除空氣端口（8a）、可燃混氣端口（8b）、隔離空氣端口（8c），其中可燃混氣端口（8b）上還安裝有燃料噴嘴（14），上述外側壁面和內側壁面與進口端蓋（7）平面之間有夾角????????????????????????????????????????????????（23），且側壁面的傾斜方向與波轉子（17）旋轉方向相同，該夾角滿足，式中為進氣端口氣流速度，為波轉子轉動角速度，為波轉子外徑；

其中出口端蓋（16）上具有排氣端口（15），該排氣端口由兩個側壁面和一個內圓弧壁面、一個外圓弧壁面組成，側壁面（24）與出口端蓋（16）平面之間有夾角（25），且側壁面的傾斜方向與波轉子（17）旋轉方向相同，該角度滿足，式中為排氣端口氣流速度，為波轉子轉動角速度，為波轉子外徑，出口端蓋（16）上還安裝有熱射流裝置（18）；其中進氣端蓋（7）和出口端蓋（16）分別安裝于所述波轉子（17）的前端和后端；并且通過端蓋座（12）安裝于所述底座（11）上；

上述波轉子（17）由內向外依次包括傳動軸（6）、內鼓筒（3）、外鼓筒（2），其中傳動軸（6）和內鼓筒（3）之間通過連接部件（5）連接，內鼓筒（3）和外鼓筒（2）之間通過徑向插板（1）連接，其中徑向插板（1）將內鼓筒（3）和外鼓筒（2）之間的空間均勻劃分成轉子通道（4）；上述傳動軸（6）前端和后端分別穿過所述進氣端蓋（7）和出口端蓋（16）后通過軸承座（10）安裝于所述底座（11）上；

????上述驅動電機（13）安裝于傳動軸（6）的前端；

上述進氣端蓋（7）和出口端蓋（16）沿周向位置均可調；使得進氣端蓋開孔角度和排氣端口開孔角度之間的相位差可調，其中相位差滿足，式中為波轉子長度，為波轉子內壓縮波的傳播速度，為波轉子的轉動角速度，進氣端蓋開孔角度和排氣端口開孔角度之間的相位差；

????上述進氣端蓋（7）由外進氣端蓋和內進氣端蓋組成，所述進氣端口（8）固定于外進氣端蓋，內進氣端蓋上設有與進氣端口（8）對應的開口；外進氣端蓋和內進氣端蓋之間可在周向調節，使得進氣端口（8）可在全部打開與1/2打開范圍內可調；

????上述排氣端蓋（16）由外排氣端蓋和內內氣端蓋組成，所述排氣端口（8）固定于外排氣端蓋，內進氣端蓋上設有與排氣端口（8）對應的開口；外排氣端蓋和內排氣端蓋之間可在周向調節，使得排氣端口（8）可在全部打開與1/2打開范圍內可調。

2.權利要求1所述的基于非定常燃燒具有增壓功能的內燃波轉子的工作方法，其特征在于包括以下過程：

???根據具體試驗條件確定進口端口開孔角度(19)范圍，使其滿足，式中為進口端口開孔角度范圍，為波轉子的轉動角速度，為波轉子長度，為進氣端口（8）氣流速度，為進氣端口外側壁面和內側壁面與進口端蓋（7）平面之間有夾角（24），為進口預留倍數；

???根據試驗系統流量確定燃料流量，氣流經進氣端口（8）進入，燃料經噴嘴（14)注入可燃混氣端口(8b)，與氣流混合形成可燃混氣，并進入波轉子通道(4)完成填充過程；

????根據上述燃料流量和空氣流量可計出理論排氣速度，進而確定排氣端口的開孔角度（20）范圍，使其滿足，式中為進口端口開孔角度范圍，為波轉子的轉動角速度，為波轉子長度，為進氣端口氣流速度，為進氣端口外側壁面和內側壁面與進口端蓋（7）平面之間有夾角，為預留倍數；

????根據進氣溫度確定進氣端蓋開孔角度和排氣端口開孔角度之間的相位差（21），使其滿足式中為波轉子長度，為波轉子內壓縮波的傳播速度，為波轉子的轉動角速度，進氣端蓋開孔角度和排氣端口開孔角度之間的相位差（21），轉子通道在進氣端蓋開孔角度和排氣端口開孔角度之間的相位差(21)范圍內，出口端關閉，進氣端繼續進氣，氣流在出口端蓋上滯止產生逆行壓縮波，壓縮波傳播到通道左端時，通道被進口端蓋（7）封閉，完成內燃波轉子的預壓縮過程；

?熱射流（18）進入波轉子通道，點燃混氣，混氣在封閉的波轉子通道（4）內完成等容燃燒過程；

????燃燒過程結束后，波轉子通道（4）轉到出口端口處，排氣端口（15）產生膨脹波，高溫燃氣經排氣端口（15）排出波轉子通道（4）；

???吹除空氣端口(8a）和隔離空氣端口（8c）的氣流將高溫燃氣與可燃混氣隔開，防止熱自燃。