[發明專利]一種旋流駐渦式微型燃氣渦輪發動機燃燒室

在審

• 申請號: 201810283643.X
• 申請日: 2018-04-02
• 公開（公告）號: CN108679644A
• 公開（公告）日: 2018-10-19
• 發明（設計）人: 張群;寇睿;張鵬;王鑫;海涵;宋亞恒;李承鈺
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: F23R3/58
• 分類號: F23R3/58
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明所要解決的技術問題是提供了一種旋流駐渦式微型燃氣渦輪發動機燃燒室，火焰筒頭部主燃區采用駐渦形式，為突擴結構，并合理的布置射流孔的位置、尺寸。此外，在微型燃燒室火焰筒內壁和外壁布置徑向旋流器。射流孔的氣流作用在徑向旋流器的葉片間形成穩定且具有一定強度軸向回流區，使頭部氣流在火焰筒頭部區域停留時間增加，進而增加燃油在頭部區域的燃燒時間。并且除射流孔產生的軸向回流區外，徑向旋流器也在頭部區域產生周向回流區，能夠使得各個軸向回流區間進行熱量和質量交換，燃燒室的點火可靠性與穩定性提高。燃燒室高溫區靠近頭部區域，燃燒室出口溫度分布均勻性較好，燃燒室整體的燃燒室性能得到較大提升。

技術領域

本發明屬于微型燃氣渦輪發動機燃燒室領域，具體涉及一種旋流駐渦微型燃氣渦輪發動機燃燒室。

背景技術

近些年，微型動力系統已成為國內外研究熱點，微型發動機由于其具有體積小、重量輕、輸出能量大、密度高等優點，也成為最有前途的動力裝置之一。美國是世界 上最先開展小型及微型渦輪類發動機技術研究的國家，同時也是型號品種最多和技術 最先進的國家。在1960年，美國Williams國際公司研制出了世界上最早的推力為 265N的微型渦噴發動機WR2-1是目前美國戰斧式巡航導彈所使用的渦扇發動機 F107-WR-100的先驅機型。出美國之外，日本也正在研制功率為100W的微型渦輪發動 機；中國臺灣和南京航空航天大學、北京航空航天大學等單位也相繼對這部分進行研 究。微型燃燒室的設計直接影響微型發動機的性能好壞。與常規尺度燃燒室相比，微 型燃燒室具有特征尺寸小和面容比大的特點，這致使氣流停留時間短、散熱損失大， 從而導致燃燒不穩定現象的出現。在厘米級燃燒室研究方面，美國處于領先地位，而國 內的研究相對較為少，雖然開展了微型燃燒室的相關研究工作，但對于微型燃燒室內 的燃燒與流動特性的研究較少，在該領域仍存在大量研究工作。

目前，新一代的微型發動機采用的燃燒室主要有兩種形式：直流環形燃燒室和回流環形燃燒室。兩者對比分析，高性能微型發動機采用直流環形燃燒室是主流發展方 向。這種微型直流環形燃燒室受到空間布局的限制，在燃油霧化、蒸發方面一般采用 結構簡單、供油壓力低的蒸發管供油。由于燃燒室幾何尺寸的微小，氣流在燃燒室滯 留的時間縮短，這使得燃燒室的燃燒性能下降，燃油在不能充分燃燒的情況下燃氣就 已經流出燃燒室。因此，提高燃油蒸發效果，增加燃氣的滯留時間，是提高微型燃燒 室燃燒性能的一個主要方面。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供了一種旋流駐渦式微型燃氣渦輪發動機燃燒室。火焰筒頭部主燃區采用駐渦形式，為突擴結構，并合理的布置射流孔的位置、尺 寸。此外，在微型燃燒室火焰筒內壁和外壁布置徑向旋流器。射流孔的氣流作用在徑 向旋流器的葉片間形成穩定且具有一定強度軸向回流區，使頭部氣流在火焰筒頭部區 域停留時間增加，進而增加燃油在頭部區域的燃燒時間。并且除射流孔產生的軸向回 流區外，徑向旋流器也在頭部區域產生周向回流區，能夠使得各個軸向回流區間進行 熱量交換，燃燒室的點火可靠性與穩定性提高。燃燒室高溫區靠近頭部區域，燃燒室 出口溫度分布均勻性較好，燃燒室整體的燃燒室性能得到較大提升。

技術方案

本發明的目的在于提供一種旋流駐渦式微型燃氣渦輪發動機燃燒室。

本發明技術方案如下：

一種旋流駐渦式微型燃氣渦輪發動機燃燒室，包括火焰筒結構、射流孔以及徑向旋流器的設計。

所述一種旋流駐渦式微型燃氣渦輪發動機燃燒室，火焰筒壁面結構采用駐渦形式。 特點為火焰筒頭部主燃區相較于火焰筒摻混區域采用突擴形式，內外壁面均采用突擴形式，外壁面向外突擴高度為15～20mm，內壁面向內突擴高度為15～20mm。

所述一種旋流駐渦式微型燃氣渦輪發動機燃燒室，射流孔布置在火焰筒外壁、火焰筒前壁、火焰筒內壁。射流孔形式為圓形翻邊孔，直徑為8～10mm，翻邊高度2～ 4mm。前壁面射流孔與內外壁面射流孔進行匹配，并繞中心軸線圓形陣列布置。數量 均為16～32。