[發(fā)明專利]螺旋油管式的三氣路空氣霧化噴嘴

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110238184.5
• 申請(qǐng)日: 2021-03-04
• 公開（公告）號(hào): CN113006949B
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張群;王曉燕;王紫欣;馬曉曦;高耀紅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): F02C7/22
• 分類號(hào): F02C7/22
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明提供了一種空氣霧化噴嘴結(jié)構(gòu)。此噴嘴采用內(nèi)外環(huán)氣路和螺旋油管相結(jié)合的方案，以解決當(dāng)前燃油霧化不足的問(wèn)題。混合腔和襯套內(nèi)腔整體逐漸收縮，兩者壁面上均設(shè)置有半球形擾流體；螺旋油管和內(nèi)環(huán)主副氣路置于混合腔內(nèi)，含喉道的襯套與混合腔外壁形成外環(huán)氣路；中心氣管通副氣路，其直徑及其外繞的螺旋油管的螺徑均沿軸向方向逐漸減小，且兩者壁面上均設(shè)置有噴孔。燃油在離心力和壓差作用下從噴孔加速噴出，一次霧化成小油滴；然后在內(nèi)環(huán)副氣流的剪切沖擊下進(jìn)行二次霧化，并在高速主氣流的吹動(dòng)下向下游擴(kuò)展；最后燃油細(xì)小液滴在襯套喉道處與外環(huán)氣流進(jìn)行三次霧化，形成均勻的油氣混氣。此結(jié)構(gòu)有效增強(qiáng)了燃油的霧化效果，并降低污染物排放。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室領(lǐng)域，具體涉及一種螺旋油管式的三氣路空氣霧化噴嘴。

背景技術(shù)

噴嘴是航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室中的一個(gè)重要部件，其主要作用就是實(shí)現(xiàn)燃油的霧化，因此噴嘴性能的好壞對(duì)燃燒過(guò)程有著極大的影響。目前，燃燒室內(nèi)部使用的噴嘴按霧化原理可分為兩類：壓力霧化和空氣霧化。壓力霧化是將壓力勢(shì)能轉(zhuǎn)換為動(dòng)力勢(shì)能，使氣、液兩相之間通過(guò)強(qiáng)烈的剪切作用從而實(shí)現(xiàn)霧化；空氣霧化是以空氣為介質(zhì)，使之與液體燃料之間發(fā)生撞擊、擠壓、剪切、撕裂等作用從而將液體燃料破碎。

隨著航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的革新，燃燒室的燃燒效率得到了有效提升，同時(shí)燃燒室的壓比和溫升也隨之提高，在一定的工況下，空氣霧化噴嘴的優(yōu)勢(shì)逐漸突顯出來(lái)，其既能保證燃油和氣流的充分混合，又可實(shí)現(xiàn)低供油壓力和出口溫度場(chǎng)對(duì)燃油變化不太敏感等優(yōu)點(diǎn)，因而常使用在較高性能的航空發(fā)動(dòng)機(jī)中。傳統(tǒng)的空氣霧化噴嘴結(jié)構(gòu)使得燃油在向下游的流動(dòng)過(guò)程中受到內(nèi)、外兩股旋流空氣剪切力的作用，形成比較小的霧化顆粒。這種空氣霧化噴嘴的不足之處在于其對(duì)加工工藝要求較高，同時(shí)一次霧化容易造成燃油霧化質(zhì)量不佳，進(jìn)而導(dǎo)致溫度分布不均勻，影響整個(gè)燃燒室的燃燒效率。

本發(fā)明利用螺旋油管與三氣路組合的方式，在混合腔內(nèi)與內(nèi)環(huán)主副氣流進(jìn)行一次霧化，使油滴形成較小的霧化顆粒，再在襯套喉道處與外環(huán)氣流進(jìn)行二次霧化，形成更細(xì)的油霧，從而有效提高其空氣霧化效果；螺旋油上的噴油斜孔可解決燃料空間分布不均的問(wèn)題，以提高燃燒效率，減小污染物排放。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提出一種螺旋油式的三氣路空氣霧化噴嘴，以解決現(xiàn)階段出現(xiàn)的燃油霧化不足、燃料空間分布不均等的問(wèn)題。本技術(shù)中，燃油經(jīng)螺旋油管的噴油斜孔向四周均勻噴出初次霧化形成小油滴；再與中心氣管噴氣孔噴出的高速氣流相互沖擊剪切，使燃油進(jìn)行二次霧化；混合腔主氣流經(jīng)擾流體作用，提高了紊亂度，并較大程度避免了小油滴在壁面處的殘留，在主氣流的高速吹動(dòng)下，小油滴向下游擴(kuò)展直至襯套喉道，此時(shí)的混氣在窄通道內(nèi)加速，與外環(huán)氣流相碰撞撕裂，油滴經(jīng)三次霧化，形成均勻的油霧，進(jìn)而優(yōu)化燃油霧化效果，大大降低發(fā)煙度和熱輻射量，降低污染物排放，有效提高燃燒室的燃燒效率。

技術(shù)方案

本發(fā)明的目的在于提供一種螺旋油管式的三氣路空氣霧化噴嘴。

本發(fā)明技術(shù)方案如下：

一種螺旋油管式的三氣路空氣霧化噴嘴，采用了三條氣路和三次霧化的方案，其特征在于：在現(xiàn)有的混合腔和襯套結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，設(shè)置混合腔的出口位置為襯套的喉道，且兩者的壁面上均分布著半球形擾流體；中心氣管內(nèi)通內(nèi)環(huán)副氣路，設(shè)置在混合腔中心，氣管壁面上均分布著大小相同的噴氣孔；螺旋油管纏繞在中心氣管外側(cè)，兩者共用同一條中軸線，油管壁面上同樣分布著大小相同的噴油孔，尾部設(shè)置收縮錐形油孔。

所述的螺旋油管式的三氣路空氣霧化噴嘴，其特征在于：混合腔平直段上的半球形擾流體，大小相同且采用叉排形式排列；收縮段上設(shè)置相同的擾流體，其排列方式(順排或者叉排)視收縮角度而定，而擾流體的分布密度可略小于平直段。擾流體與壁面的連接處均采用圓弧過(guò)渡。

所述的螺旋油管式的三氣路空氣霧化噴嘴，其特征在于：襯套內(nèi)壁上半球形擾流體的分布與混合腔相似，平直段叉排，收縮段可順排可叉排，其分布密度可小于平直段。