[實用新型]一種用于冷氣預旋結構的彎孔預旋噴嘴

有效

• 申請號: 201720724209.1
• 申請日: 2017-06-21
• 公開（公告）號: CN206972310U
• 公開（公告）日: 2018-02-06
• 發明（設計）人: 陳帆;王鎖芳;夏子龍;董偉林
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: F01D5/18
• 分類號: F01D5/18
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所32237
• 代理人: 賀翔

技術領域

本實用新型涉及航空發動機空氣系統中的預旋系統技術領域，涉及一種用于冷氣預旋結構的彎孔預旋噴嘴。

背景技術

航空發動機推力的提高主要依賴于渦輪前燃氣溫度的提高，但是燃氣溫度的上升使發動機渦輪葉片等高溫部件的工作環境急劇惡化，從而影響渦輪葉片的壽命及工作的可靠性。預旋冷卻系統作為發動機供氣系統的重要組成部分，其作用是為發動機渦輪葉片提供適宜壓力、溫度的冷卻氣體對渦輪葉片進行冷卻，從而延長葉片的使用壽命及可靠性。

預旋降溫的原理是氣流經過預旋噴嘴膨脹加速，產生和渦輪盤旋轉方向相同的周向分速度，降低氣流靜溫以及與轉盤的相對速度，從而降低氣流的相對于渦輪盤的相對總溫。已有研究表明，預旋噴嘴設計的優劣直接影響預旋溫降效果。

早期國內外研究人員設計的噴嘴主要是直圓孔噴嘴，直圓孔型噴嘴在入口處會產生較大的流動分離，氣流的流動損失大，加速性能差，流量系數低。為提高直圓孔噴嘴的性能，研究人員將噴嘴入口進行倒圓角處理以減輕噴嘴入口的流動損失；后來研究人員將直圓孔噴嘴的入口面積增大，設計了一種氣動孔型噴嘴，這種噴嘴能夠降低氣流在噴嘴入口處的流速，大大減小噴嘴的流動損失，提高流量系數。由于氣動孔型噴嘴入口面積比出口面積大，周向布置個數受到入口面積的制約。為最大限度地提高預旋噴嘴的性能，研究人員設計出了葉柵型噴嘴，這種噴嘴包括壓力面和吸力面，噴嘴入口面積大于噴嘴出口的面積，具有很好的氣動性能，然而葉柵型噴嘴加工和安裝難度較大。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是針對背景技術中所涉及到的缺陷，提供一種用于冷氣預旋結構的彎孔預旋噴嘴。

本實用新型為解決上述技術問題采用以下技術方案：

一種用于冷氣預旋結構的彎孔預旋噴嘴，包含依次相連的入口直段、過渡段和偏轉段；

所述入口直段、偏轉段均為直線空心管道，過渡段為圓弧空心管道，且過渡段的軸線分別和偏轉段的軸線、入口直段的軸線相切；

所述入口直段、過渡段和偏轉段的橫截面積相同，氣流先經過入口直段、然后通過過渡段、最后從偏轉段噴出；

所述過渡段軸線半徑大于彎孔預旋噴嘴的半徑。

作為本實用新型一種用于冷氣預旋結構的彎孔孔型預旋噴嘴進一步的優化方案，所述入口直段的軸線與彎孔預旋噴嘴的上游盤面垂直，偏轉段與彎孔預旋噴嘴下游盤面的夾角的范圍為15度至90度。

作為本實用新型一種用于冷氣預旋結構的彎孔孔型預旋噴嘴進一步的優化方案，所述偏轉段的長度大于等于彎孔預旋噴嘴直徑的2倍。

作為本實用新型一種用于冷氣預旋結構的彎孔孔型預旋噴嘴進一步的優化方案，所述入口直段與噴嘴上游盤面做倒角處理，以減小氣流進入彎孔預旋噴嘴時的損失。

本實用新型采用以上技術方案與現有技術相比，具有以下技術效果：

本實用新型提出的用于預旋系統的彎孔預旋噴嘴，和直圓孔噴嘴相比，能減小氣流在噴嘴入口處的偏轉損失和流動分離損失，增大噴嘴出流速度，提高噴嘴的流量系數以及預旋溫降。和氣動孔型噴嘴和葉柵型噴嘴相比，由于噴嘴入口面積小于噴嘴出口面積，噴嘴的周向布置個數得到提高。

附圖說明

圖1是本實用新型彎孔預旋噴嘴的結構示意圖；

圖2是本實用新型彎孔預旋噴嘴的剖視圖；

圖3是本實用新型彎孔預旋噴嘴的進口截面輪廓圖；

圖4是本實用新型彎孔預旋噴嘴的出口截面輪廓圖。

圖中，1-噴嘴入口直段，2-噴嘴過渡段，3-噴嘴偏轉段，4-噴嘴上游盤面，5-噴嘴進口截面輪廓，6-噴嘴下游盤面，7-噴嘴出口輪廓。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型的技術方案做進一步的詳細說明：

如圖1和圖2所示，本實施例公開了一種用于預旋系統中的彎孔預旋噴嘴，包括入口直段、過渡段和偏轉段。

本實施例中噴嘴結構參數：L₁-入口段長度，L₂-過渡段長度，L₃-偏轉段長度，R-過渡段軸線半徑，D-噴嘴直徑，θ-預旋角。

入口直段、偏轉段均為直線空心管道，過渡段為圓弧空心管道，入口直段的軸線與彎孔預旋噴嘴上游盤面垂直，過渡段的軸線分別和偏轉段的軸線、入口直段的軸線相切，偏轉段與彎孔預旋噴嘴下游盤面的夾角θ為預旋角，預旋角范圍為15度至90度。

在垂直于軸線方向，入口直段、過渡段、偏轉段的截面呈圓形，且面積相同，即整個彎孔預旋噴嘴各段的直徑相同。