[發明專利]雙級軸向渦流器及使用其的航空發動機燃燒室

有效

• 申請號: 201811337870.2
• 申請日: 2018-11-12
• 公開（公告）號: CN109519970B
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發明（設計）人: 劉冉;陳盛;王志凱;彭中九;羅蓮軍;蔡茂;陳丕敏;王帥
• 申請（專利權）人: 中國航發湖南動力機械研究所
• 主分類號: F23R3/14
• 分類號: F23R3/14
• 代理公司: 長沙智嶸專利代理事務所(普通合伙) 43211
• 代理人: 劉宏

本發明公開了一種雙級軸向渦流器及使用其的航空發動機燃燒室，該雙級軸向渦流器包括文氏管和圍設在文氏管外圍的套筒，文氏管的中央具有噴嘴安裝孔，文氏管內設置有一級渦流器葉片，文氏管與套筒之間設有二級渦流器葉片，文氏管的出口段沿文氏管周向均勻布設有多個齒狀結構，相鄰兩個齒狀結構之間具有貫穿文氏管內外壁面的缺口，缺口用于連通分別位于文氏管內外側的氣流通道，使得兩個氣流通道的流體經過缺口處相互作用形成流向渦。本發明可加快文氏管內外側兩個氣流通道的流體混合效率，強化燃油霧化和油氣混合，提高霧化性能；改善點火性能和燃燒室出口溫度分布；齒狀結構對文氏管外側氣流還起到抑制和阻尼內側氣流漩渦核心進動的作用。

技術領域

本發明涉及渦流器領域，特別地，涉及一種雙級軸向渦流器及試用其的航空發動機燃燒室。

背景技術

雙級渦流器的功用主要有：一是在火焰筒頭部產生高速旋轉射流，形成低壓回流區來穩定火焰；二是提供燃料燃燒的所需的空氣，控制主燃區具有合適的油氣比；三是助霧化，促進燃油與空氣混合。所以渦流器設計好壞直接影響燃燒室的燃燒效率、點熄火性能、燃燒室出口溫度場以及燃燒室的污染排放等性能。

現有的雙級軸向渦流器結構中，一級渦流器、二級渦流器均為葉片式渦流器，文氏管為環形結構，出口為平直段，文氏管長度較長。該渦流器與中心噴嘴匹配后，噴嘴噴射出的燃油霧錐先行濺射在文氏管上初步形成液膜，最后在文氏管出口被一、二級渦流器過來的高速旋流進一步剪切霧化，形成破碎的燃油液滴。采用這種霧化方式，會因一、二級渦流器氣流混合速率太慢，不利于從一級渦流器出來的燃油和二級渦流器出來的空氣相互作用、霧化以及混合；會因文氏管結構所限而抑制燃油液滴在渦流器下游擴散，導致燃油液滴集中分布在渦流器中心軸線附近，使燃燒室的出口溫度分布系數過高，也會使燃燒室的點火性能變差。

發明內容

本發明提供了一種雙級軸向渦流器及試用其的航空發動機燃燒室，以解決現有雙級軸向渦流器文氏管出口平直結構限制渦流器的燃油和空氣相互作用、霧化以及混合，影響燃燒室點火性能的技術問題。

本發明采用的技術方案如下：

一種雙級軸向渦流器，包括文氏管和圍設在文氏管外圍的套筒，文氏管的中央具有噴嘴安裝孔，文氏管內設置有一級渦流器葉片，文氏管與套筒之間設有二級渦流器葉片，文氏管的出口段沿文氏管周向均勻布設有多個齒狀結構，相鄰兩個齒狀結構之間具有貫穿文氏管內外壁面的缺口，缺口用于連通分別位于文氏管內外側的氣流通道，使得兩個氣流通道的流體經過缺口處相互作用形成流向渦。

進一步地，文氏管的出口段由多個齒狀結構依序連接呈環形。

進一步地，齒狀結構呈矩形齒形、三角形齒形、梯形齒形、圓弧齒形中的任一種。

優選地，文氏管的出口段均勻布設有8個齒狀結構。

優選地，齒狀結構的延伸方向與文氏管中軸線的夾角為0°～±10°。

優選地，齒狀結構沿軸向的長度為4mm～6mm。

優選地，套筒的出口部分朝遠離文氏管方向外擴；且出口部分的延伸方向與文氏管中軸線的夾角為40°～50°。

優選地，套筒的出口部分沿套筒的周向均勻布設有多個齒狀結構。

優選地，文氏管、一級渦流器葉片和噴嘴安裝孔構成一級渦流器，文氏管、套筒和二級渦流器葉片構成二級渦流器；一級渦流器葉片與二級渦流器葉片的旋轉方向相反。

根據本發明的另一方面，還提供了一種航空發動機燃燒室，其包括火焰筒，火焰筒的頭部設置有上述的雙級軸向渦流器。

本發明具有以下有益效果：