[發明專利]一種帶擾流柱的分叉式微型發動機燃燒室蒸發管

在審

• 申請號: 202010186559.3
• 申請日: 2020-03-17
• 公開（公告）號: CN111520753A
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發明（設計）人: 張群;程祥旺;胡凡;李小龍
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: F23R3/32
• 分類號: F23R3/32
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種帶擾流柱的分叉式微型發動機燃燒室蒸發管，該蒸發管結構設計包括：分叉式外形，擾流柱和燃油噴射孔。燃油高速進入蒸發管后遇到擾流柱減速，并在擾流柱后方形成回流區，不僅能增加燃油在蒸發管內的接觸面積，還能增加燃油在蒸發管內的停留時間，使換熱效果增強，為了解決蒸發管穩定燃燒邊界過窄的問題，在擾流柱的上下方布置不同直徑的燃油噴射小孔，以使蒸發管蒸發的液滴能在寬廣的直徑范圍內分布，蒸發管末端的分叉式設計能很好增大燃油在蒸發管內的停滯時間和蒸發管向燃燒室噴射燃油的面積，從而使霧化效果以及點火性能都大大提高。

技術領域

本發明屬于微型發動機燃燒室領域，具體涉及一種帶擾流柱的分叉式微型發動機燃燒室蒸發管。

背景技術

微型發動機自二十世紀八十年代提出概念以來，在軍事領域和民用領域都展現出了十分誘人的應用前景，其中微型渦輪發動機是最由前景的動力裝置之一，具有體積小、重量輕和輸出能量密度高等優點，微型燃燒室的設計使微型發動機設計的重要環節，與常規燃燒室相比，微型燃燒室特征尺度小，氣流停駐時間短，散熱量大，極易導致燃燒不穩定現象的發生。

為了解決微型燃燒室燃燒難以組織的問題，通常使用蒸發管作為強化燃油霧化效果的裝置，因為蒸發管所需的供油壓力低，在相同壓力、油量下能降低燃油粒徑和提高燃油均勻度，進而提高燃燒室出口溫度分布等問題，因此如何設計蒸發管結構，使其能在較小的空間內讓燃油更好更快的霧化，對提高微型燃燒室性能有很大幫助，具有十分重要的研究意義。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提出一種帶擾流柱的分叉式微型發動機燃燒室蒸發管的新型結構設計方案，本技術采用分叉式結構設計，并在蒸發管內布置多段擾流柱以及多層燃油噴射孔，擾流柱不僅能增加燃油在蒸發管內的停留時間，而且增強了蒸發管的傳熱，提高了燃油霧化蒸發效果，燃油噴射孔能讓一部分粒徑較大的燃油提前噴入燃燒室內，從而拓寬燃燒室的穩定燃燒范圍，而且該結構簡單，在工程上有廣泛的應用前景。

技術方案

本發明的目的在于提供一種帶擾流柱的分叉式微型發動機燃燒室蒸發管。

本發明技術方案如下：

一種帶擾流柱的分叉式微型發動機燃燒室蒸發管，包括：蒸發管分叉式外形，擾流柱和燃油噴射孔。其特征在于：蒸發管由直管段和分叉段組成，對于厘米級的蒸發管，壁厚為1-2mm，直徑為10-15mm，總長為5-8cm，其中直管段占蒸發管總長的2/3,分叉段占蒸發管總長的1/3，且直管段與分叉段之間的夾角為140°，分叉段之間的夾角為80°，在直管段中，布有兩段擾流柱，擾流柱直徑為1-2mm，長度為蒸發管直徑的2/3，每段擾流柱有6根，相鄰擾流柱間夾角為60°，擾流柱與蒸發管壁面夾角為45°，同時，直管段中布有四層燃油噴射孔，其孔徑從上到下沿蒸發管依次增大，第一層孔徑大小為0.5mm，周向布置12個，第二層孔徑大小為1mm，周向布置10個，第三層孔徑大小為1.5mm，周向布置8個，第四層孔徑大小為2mm，周向布置6個，每層燃油噴射孔間距相同。而在分叉段中，僅布有一段擾流柱，且分叉段中擾流柱方向與直管段中擾流柱方向相反。

本發明具有以下有益效果：

一種帶擾流柱的分叉式微型發動機燃燒室蒸發管與常規蒸發管不同，本發明在蒸發管內設置了多段擾流柱和多層燃油噴射孔，空氣進入蒸發管時，與擾流柱相互作用在擾流柱后方形成小的回流區，使得新鮮空氣與燃油能在回流區中充分混合，并且由于小回流區的減速作用，使得燃油能在蒸發管內停留更長時間，并且由于擾流柱的插入流場中，使得擾流柱能在流場中與混氣進行充分換熱，強化燃油霧化效果，而且由于多層燃油噴射孔的存在，不同粒徑的燃油液滴能從不同層的噴射孔射出，而且不同粒徑燃油液滴所占比例可以通過調節燃油噴射孔的大小調節，從而達到拓寬穩定燃燒邊界的效果，分叉段能夠增加燃油與蒸發管的接觸面積，進一步增強燃油霧化效果。

附圖說明

圖1：一種帶擾流柱的分叉式微型發動機燃燒室蒸發管整體示意圖