[實用新型]斜噴環流環形燃燒室

有效

• 申請號: 201720968615.2
• 申請日: 2017-08-04
• 公開（公告）號: CN207334780U
• 公開（公告）日: 2018-05-08
• 發明（設計）人: 王高峰;方元祺;楊瑤;葉沉然;鐘亮;馬承飚
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: F23R3/52
• 分類號: F23R3/52
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 萬尾甜;韓介梅

本實用新型公開了一種斜噴環流環形燃燒室，包括配氣室、斜噴旋流噴嘴和環形燃燒室等主要部分。工作時，空氣和燃料經由配氣室進入周向對稱分布的多個(6到24個)斜噴旋流噴嘴，產生旋流噴射進入環形燃燒室內；斜噴旋流噴嘴軸線與環形燃燒室底平面成一定角度，使進入燃燒室的氣流具有一定的周向速度分量，在環形燃燒室中產生周向運動，增強周向氣流摻混。本實用新型能夠有效減小燃燒室出口溫度分布不均勻性，增加反應區駐留時間，提高點火可靠性。

技術領域

本實用新型屬于航空發動機和燃氣輪機研究領域，更具體地，涉及一種具有高切向速度分量的新型燃燒系統，特別是針對旋流多頭部斜噴入射的具有環形燃燒室結構的斜噴環流環形燃燒室。

背景技術

燃燒室是航空發動機和地面燃氣輪機的核心機部件之一，其設計對整機效率和污染物排放具有很大決定作用。如何在提高熱負荷的同時，降低燃燒峰值溫度，提高溫度場均勻性，并兼顧燃燒穩定性、點火可靠性和結構重量，是燃燒室設計所需要解決的主要矛盾。

目前，航空發動機和輕型燃氣輪機主要采用環形燃燒室，其使用多個(一般為6至24個)周向均勻布置的旋流燃燒器，氣流繞每個旋流燃燒器出口軸線形成多個旋流火焰，旋流燃燒器的出口中心線與環形燃燒室中心軸線平行，即傳統環形燃燒室內氣流主要是平行于中心軸線運動。自九十年代開始，環形燃燒室在軸線方向長度被進一步縮短，出現短環形燃燒室，具有重量輕、尺寸小、布局緊湊，空間利用率高等優點，是目前在役或在研渦噴和渦扇發動機所普遍采用的主流燃燒室系統。

在采用離心式壓氣機的中小型航空發動機中，如渦軸和渦槳發動機，為了縮短軸距并利用離心壓氣機徑向尺寸較大的特點，常常采用回流型或折流型環形燃燒室，使得發動機結構更為緊湊。這類燃燒室的旋流器噴嘴出口軸線方向平行于發動機軸線，流動主要方向還是平行于軸向。

斜切主燃孔助旋低污染回流燃燒室，頭部旋流器旋流中心軸線還是平行于發動機軸線，部分空氣通過內外環主燃孔斜切進入燃燒室，加強了環腔內的旋轉流動，使得油霧場更加均勻，有利于控制出口溫度分布均勻性，并能降低污染物排放水平。

駐渦燃燒室是一種新的燃燒室設計概念。與環形燃燒室不同，它不使用旋流器，而是采用凹腔穩焰。駐渦燃燒室由產生值班火焰的凹腔結構和鈍體穩焰主燃區組成,駐渦凹腔結構為主燃區提供了一個連續而穩定的值班火焰與點火源，空腔和主燃區形成分級燃燒：發動機在點火、慢車等小工況狀態時，燃燒室只有駐渦凹腔區工作；而在起飛等大功率狀態下燃燒室駐渦區和主燃區同時工作。

切向駐渦燃燒室提出高速氣流切向進入駐渦燃燒室，利用切向旋流產生的高離心加速度加強兩相液霧燃燒，提高燃燒效率，并用雙重駐渦技術提高燃燒穩定性，拓展穩定工作范圍。

斜流駐渦燃燒室將主燃級燃燒區和值班級燃燒區集成在一個凹體結構中，并且在一個凹體結構中能夠形成不同的渦，保證主燃級和值班級既能夠分別獨立燃燒，又能夠一起燃燒，從而提高了功重比。

實用新型內容

基于高切向速度分量的全環燃燒室的優勢與潛力以及現階段實現方案的不足，本實用新型的目的在于提供一種斜噴環流環形燃燒室，一方面保持全環燃燒室和旋流器的結構特征，一方面實現環形燃燒室內的流動具有高切向速度分量的特征，并旨在實現所設計的新型燃燒系統相較于“直流式”環形燃燒室能夠具有(且不限于)以下優勢：

-增加點火可靠性；

-加強燃氣的摻混，增大穩定工作裕度；

-較小的空間內具有較長的燃氣駐留時間，燃燒完全；

-增強燃燒室出口的溫度品質。

為了實現上述目的，本實用新型的技術方案如下：