[發明專利]弱內旋流兩級軸向預燃級中心分級燃燒室

有效

• 申請號: 202210891091.7
• 申請日: 2022-07-27
• 公開（公告）號: CN115342385B
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 王建臣;劉巖;王欣堯;韓猛;林宇震
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: F23R3/38
• 分類號: F23R3/38
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 趙娜

本發明提供一種弱內旋流兩級軸向預燃級中心分級燃燒室，包括：預燃級組件、主燃級組件和火焰筒；預燃級組件包括預燃級噴嘴、內旋流組件和外旋流組件，預燃級噴嘴、內旋流組件和外旋流組件同軸設置；內旋流組件的旋流數為0.35～0.45，外旋流組件的旋流數為0.7～0.9；預燃級噴嘴用于向內旋流組件和外旋流組件輸送燃料；主燃級組件設置于預燃級組件的外側；火焰筒設于預燃級組件和主燃級組件的出口端。本發明的弱內旋流兩級軸向預燃級中心分級燃燒室，燃燒室工作時，內旋流通道內的旋流強度弱于外旋流通道內的旋流強度，即保障油霧在火焰筒內的廣泛分布，也能有效避免回流區中心出現油霧空心化的現象，進而有利于提升點火穩定性。

技術領域

本發明涉及燃燒室技術領域，尤其涉及一種弱內旋流兩級軸向預燃級中心分級燃燒室。

背景技術

航空行業在發展的同時，也帶來了一定的環境污染問題，使得中心分級燃燒技術在航空發動機中受到廣泛應用。中心分級燃燒室采用氣動分級燃燒的理念，其頭部中心為預燃級，預燃級的空氣與預燃級噴嘴噴出的油霧混合后在火焰筒呈擴散燃燒。預燃級的外圍是主燃級，主燃級采用貧油預混燃燒方式，用于大工況組織燃燒、能夠降低氮氧化物等污染物的排放及形成均勻的出口溫度分布等。同時旋流器產生的旋流空氣可以形成火焰燃燒所需要的熱回流區，高速的旋流對燃油油滴產生強烈的剪切作用，提高燃油的霧化質量并使油氣均勻地混合。

傳統航空發動機燃燒室頭部大多偏向于預燃級旋流數處于0.5～0.8之間，通過較強的預燃級旋流對空氣的剪切作用，使得預燃級油霧分布張角變大，油霧分布空間變廣，點火時有利于形成較強的初始火核。這種設計對于預燃級油霧分布有改善作用，但由于其較強的剪切作用，往往會使得回流區較大，預燃級油霧張角較大，油霧主要分布在回流區前端兩側，回流區中心油霧較少，甚至出現油霧空心化的現象，不利于火核的傳播，點火性能不穩定。

發明內容

本發明提供一種弱內旋流兩級軸向預燃級中心分級燃燒室，用以解決現有的燃燒室存在點火性能不穩定的問題。

本發明提供一種弱內旋流兩級軸向預燃級中心分級燃燒室，包括：預燃級組件、主燃級組件和火焰筒；

所述預燃級組件包括預燃級噴嘴、內旋流組件和外旋流組件，所述預燃級噴嘴、所述內旋流組件和所述外旋流組件同軸設置；所述內旋流組件的旋流數為0.35～0.45，所述外旋流組件的旋流數為0.7～0.9；所述預燃級噴嘴用于向所述內旋流組件和所述外旋流組件輸送燃料；

所述主燃級組件設置于所述預燃級組件的外側，且與所述預燃級組件同軸設置；所述火焰筒設置于所述預燃級組件和所述主燃級組件的出口端。

根據本發明提供的一種弱內旋流兩級軸向預燃級中心分級燃燒室，所述內旋流組件包括第一套管和多個第一葉片，多個所述第一葉片繞所述第一套管的軸線間隔設置于所述第一套管的內壁面，且所述第一葉片背離所述第一套管的內壁面的表面與所述預燃級噴嘴的外壁面連接；所述預燃級噴嘴、多個所述第一葉片和所述第一套管形成內旋流通道；

所述外旋流組件包括第二套管和多個第二葉片，多個所述第二葉片繞所述第二套管的軸線間隔設置于所述第二套管的內壁面，且所述第二葉片背離所述第二套管的內壁面的表面與所述第一套管的外壁面連接；所述第一套管、多個所述第二葉片和所述第二套管形成外旋流通道。

根據本發明提供的一種弱內旋流兩級軸向預燃級中心分級燃燒室，所述第一葉片相對所述第一套管的旋流角度為10～15度，所述第二葉片相對所述第一套管的旋流角度為25～35度；

所述第一葉片的高度為1.8～2.0毫米，所述第二葉片的高度為2.0～2.5毫米；

所述第一葉片的數量為13～15個，所述第二葉片的數量為10～14個。

根據本發明提供的一種弱內旋流兩級軸向預燃級中心分級燃燒室，所述第一套管的入口端面與所述第二套管的入口端面齊平設置，所述第一套管的出口端面位于所述第二套管的出口端面的內側；