[發明專利]微混合噴嘴及其設計方法

有效

• 申請號: 201811339050.7
• 申請日: 2018-11-12
• 公開（公告）號: CN111174231B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 李珊珊;劉小龍;薛彧;呂煊;楊旭
• 申請（專利權）人: 中國聯合重型燃氣輪機技術有限公司
• 主分類號: F23R3/28
• 分類號: F23R3/28
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 黃德海

1.一種微混合噴嘴的設計方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、確定微混合噴嘴的初步結構，所述確定微混合噴嘴的初步結構包括確定噴嘴數量、噴嘴位置、噴嘴擴張比、噴嘴空氣流路結構以及噴嘴燃料流路結構；

S2、對所述微混合噴嘴的初步結構進行流體及燃燒場計算，提取聲學邊界，所述聲學邊界包括溫度、壓力、密度以及聲速；

S3、對火焰面進行參數化研究以設計火焰面；

S4、設計的火焰面結合所述聲學邊界求解波動方程，獲得燃燒系統的聲學特性，所述聲學特性包括頻率、幅值以及增長率；

S5、判定所述燃燒系統的穩定性：若所述燃燒系統穩定，輸出設計的火焰面的信息；若所述燃燒系統不穩定，返回S3修改所述設計的火焰面直至所述燃燒系統穩定，若通過修改所述設計的火焰面不能得到穩定的燃燒系統，返回S1修改所述微混合噴嘴的初步結構直至所述燃燒系統穩定；

S6、所述燃燒系統穩定后，對噴嘴出口型面進行參數化研究以設計所述噴嘴出口型面；

S7、根據設計的噴嘴出口型面進行燃燒場計算，提取該設計的噴嘴出口型面所對應的火焰面的信息；

S8、比較所述噴嘴出口型面所對應的火焰面的信息與S5中輸出的設計的火焰面的信息是否一致：若二者一致，輸出所述微混合噴嘴的最終結構，所述輸出微混合噴嘴的最終結構包括輸出噴嘴數量、噴嘴位置、噴嘴擴張比、噴嘴空氣流路結構、噴嘴燃料流路結構、設計的火焰面以及設計的噴嘴出口型面；若二者不一致，返回S7修改所述噴嘴出口型面或返回S1修改所述微混合噴嘴的初步結構。

2.根據權利要求1所述的微混合噴嘴的設計方法，其特征在于，S3中，所述火焰面的形狀為任意曲面。

3.根據權利要求2所述的微混合噴嘴的設計方法，其特征在于，S6中，所述噴嘴出口型面的形狀為任意曲面。

4.根據權利要求1-3中任一項所述的微混合噴嘴的設計方法，其特征在于，所述火焰面的信息包括位置、能量、溫度以及反應速度。

5.一種根據權利要求1-4中任一項所述的微混合噴嘴的設計方法得到的微混合噴嘴，其特征在于，包括：

殼體，所述殼體內具有燃料室，所述殼體包括第一端壁、第二端壁和位于所述第一端壁和第二端壁之間的周壁，所述第一端壁具有多個空氣進口和用于向所述燃料室內供給燃料的至少一個燃料進口，所述第二端壁具有多個噴出口，所述第二端壁的外壁面為任意曲面；

多個微混合管，所述微混合管貫穿所述燃料室，所述微混合管具有進口端和噴出端，所述進口端與所述空氣進口連通，所述噴出端與所述噴出口連通，所述微混合管上設有連通所述微混合管的內腔和所述燃料室的開孔。

6.根據權利要求5所述的微混合噴嘴，其特征在于，還包括隔板，所述隔板設在所述燃料室內，所述隔板距所述第二端壁的距離小于距所述第一端壁的距離，所述燃料室分成位于所述第一端壁與所述隔板之間的第一燃料室和位于所述隔板與所述第二端壁之間的第二燃料室，所述第一燃料室和所述第二燃料室通過所述隔板上的連通孔連通，所述燃料進口與所述第二燃料室連通，所述微混合管上的開孔將所述第一燃料室與所述微混合管的內腔連通。

7.根據權利要求6所述的微混合噴嘴，其特征在于，還包括燃料管，所述燃料管具有進料端和出料端，所述進料端配合在所述燃料進口內，所述出料端穿過所述第一燃料室且與所述第二燃料室連通。

8.根據權利要求7所述的微混合噴嘴，其特征在于，所述燃料管的直徑為2～20mm，所述微混合管的直徑為0.5～10mm。

9.根據權利要求6所述的微混合噴嘴，其特征在于，所述隔板的鄰近所述第二端壁的壁面和所述第二端壁的外壁面之間的距離為5～50mm。

10.根據權利要求5-9中任一項所述的微混合噴嘴，其特征在于，所述微混合管的進口端配合在所述空氣進口內，所述進口端的端面向外延伸且超出所述第一端壁的外壁面，所述微混合管的噴出端配合在所述噴出口內，所述噴出端的端面與所述第二端壁的外壁面平齊。