專利名稱：內(nèi)置點火源的流線型火焰穩(wěn)定器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于燃燒技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種內(nèi)置點火源的流線型火焰穩(wěn)定器。
背景技術(shù)：
從上世紀(jì)40年代初至今，國內(nèi)外相關(guān)研究在高速氣流中穩(wěn)定火焰的基本原則是采用具有較大阻力的非流線型的物體使高速氣流滯止下來形成回流區(qū)，利用回流區(qū)的高溫燃?xì)鈦睃c燃混合氣以維持火焰的穩(wěn)定。其中最常見的鈍體火焰穩(wěn)定器是V型火焰穩(wěn)定器，它在穩(wěn)定性方面具有良好的效果，但在總壓損失方面卻付出了不·小的代價，這對超音速以及高超音速發(fā)動機(jī)來說是很不利的，這個缺點使得V型火焰穩(wěn)定器已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代先進(jìn)航空發(fā)動機(jī)燃燒室的要求。著名科學(xué)家錢學(xué)森曾提出利用高溫流線型物體來穩(wěn)定火焰的方法。該方法是利用氣體在流線型物體表面形成的邊界層來穩(wěn)定火焰，并通過導(dǎo)熱的熱傳遞方式把高溫產(chǎn)物的熱量從火焰穩(wěn)定器尾部傳遞到頭部，從而不斷地點燃新鮮預(yù)混氣以維持燃燒進(jìn)行下去。但由于利用流線型物體表面邊界層穩(wěn)定火焰并不理想，而通過導(dǎo)熱方式來傳遞熱量也很難滿足著火燃燒所需能量，因此該方法目前還需進(jìn)一步研究與探討才能付之實用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對流線型物體進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計，使得流線型物體內(nèi)腔產(chǎn)生多個小型點火源來引燃可燃混合氣并維持火焰的穩(wěn)定，并實現(xiàn)一種流動阻力很小、火焰穩(wěn)定性良好、燃燒性能良好的流線型火焰穩(wěn)定器，從而滿足現(xiàn)代航空超音速以及高超音速發(fā)動機(jī)燃燒室的要求。為實現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是
本發(fā)明是一種內(nèi)置點火源的流線型火焰穩(wěn)定器，它包括本體、尾罩、調(diào)節(jié)閥門；所述的本體和尾罩的外形呈流線型，尾罩插置在本體的尾部；所述的本體的前端設(shè)有頭部空腔、中部設(shè)有中心空腔，本體內(nèi)沿縱向開設(shè)一條自中心空腔貫穿至本體尾部的主流道，該主流道與尾罩內(nèi)設(shè)置的尾部空腔相連通；在本體外壁的最大直徑處間隔開設(shè)多個環(huán)繞圓周面的多個抽氣口，多個抽氣口分別通過多條光滑的分流道與中心空腔相連通，分流道出口指向本體的尾部；尾罩表面布置一些吸氣孔，吸氣孔與尾部空腔直接相通且吸氣孔總通流面積小于抽氣口總通流面積；在本體與尾罩的匯合處開有一條圓環(huán)形轉(zhuǎn)向流動小通道與本體主流道相連通，小通道彎頭處平整光滑；本體最前端位置與頭部空腔前端由一條進(jìn)氣管道相連通，并在管道進(jìn)口設(shè)置流量調(diào)節(jié)閥門；頭部空腔后端通過多條均衡布置的排氣管道分別與多條分流道相通，在排氣管道的出口處安裝半球形金屬絲網(wǎng)罩。采用上述方案后，當(dāng)本發(fā)明具有以下幾個優(yōu)點
I、氣流流動阻力非常小。因為火焰穩(wěn)定器的本體和尾罩的外形都呈流線型，故氣流流過火焰穩(wěn)定器時受到的流動阻力非常小。2、火焰穩(wěn)定性良好。利用火焰穩(wěn)定器本體抽氣口的氣體受到的粘性力作用大于尾罩吸氣孔的氣體受到的粘性力作用，在火焰穩(wěn)定器的中心內(nèi)腔形成了一個高溫回流區(qū)，為可燃混合氣的著火燃燒提供了高溫連續(xù)的熱源。通過多條排氣管道的小流量可燃混合氣在分流道內(nèi)被高溫回流煙氣點燃，并將火焰的根部穩(wěn)定在半球形金屬絲網(wǎng)罩的金屬絲上，形成穩(wěn)定性很好的點火火焰。點火火焰產(chǎn)生的熾熱氣流隨高溫回流煙氣一起從抽氣口被抽出并射入火焰穩(wěn)定器外部的主氣流中，使外部主氣流發(fā)生燃燒并維持火焰穩(wěn)定。3、燃燒性能良好?；鹧娣€(wěn)定器本體與尾罩匯合處的高溫?zé)煔饩哂幸欢ǖ牧魉?在動能作用下進(jìn)入圓環(huán)形轉(zhuǎn)向流動小通道回流到中心空腔，從而保證了有足夠的回流煙氣量來加熱可燃混合氣，大大改善了火焰穩(wěn)定器的燃燒性能。綜上所述，本發(fā)明的優(yōu)點氣流流動阻力很小、火焰穩(wěn)定性良好、燃燒性能良好等特點，適合運用于現(xiàn)代航空超音速以及高超音速發(fā)動機(jī)燃燒室。下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。


圖I是本發(fā)明的剖面 圖2是本發(fā)明的主視 圖3是本發(fā)明的左視 圖4是本發(fā)明的工作原理圖。
具體實施例方式如圖I、圖2、圖3所示。本發(fā)明是一種內(nèi)置點火源的流線型火焰穩(wěn)定器，它包括本體I、尾罩2、半球形金屬絲網(wǎng)罩3、調(diào)節(jié)閥門4。所述的本體I和尾罩2的外形呈流線型。所述的尾罩2插置在本體I的尾部。所述的本體I的前端設(shè)有頭部空腔11、中部設(shè)有中心空腔12，本體I內(nèi)沿縱向開設(shè)一條自中心空腔12貫穿至本體I尾部的主流道13，該主流道13與尾罩2內(nèi)設(shè)有置的尾部空腔21相連通。在本體I的最大直徑處間隔開設(shè)多個環(huán)繞圓周面的多個抽氣口 14，多個抽氣口 14分別通過多條光滑的分流道15與中心空腔12相連通，分流道15出口指向本體I的尾部。尾罩2表面布置一些吸氣孔22，吸氣孔22與尾部空腔21直接相通，且吸氣孔22總通流面積小于抽氣口 14總通流面積。在本體I與尾罩2的匯合處開有一條圓環(huán)形轉(zhuǎn)向流動小通道23與本體主流道13相連通，小通道23彎頭處平整光滑。本體I最前端位置與頭部空腔11前端由一條進(jìn)氣管道16相連通，并在管道進(jìn)口設(shè)置流量調(diào)節(jié)閥門4。頭部空腔11后端通過多條均衡布置的排氣管道17分別與多條分流道15的內(nèi)部相通，排氣管道17指向抽氣口 14中心。在排氣管道17的出口處安裝半球形金屬絲網(wǎng)罩3。本發(fā)明的工作原理
如圖4所示，當(dāng)本發(fā)明的火焰穩(wěn)定器置于高速的可燃混合氣流中，火焰穩(wěn)定器本體抽氣口 14的氣體和尾罩吸氣孔22的氣體都受到高速氣流的粘性力作用。由于抽氣口 14位于本體I最大直徑處，抽氣口 14上方的氣流速度達(dá)到最大值，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于尾罩2吸氣孔22上方的氣流速度，而且抽氣口 14總通流面積大于吸氣孔22總通流面積，抽氣口 14處受粘性力作用的氣體容積大于吸氣孔22處受粘性力作用的氣體容積，因此氣流的粘性力作用主要體現(xiàn)在火焰穩(wěn)定器的抽氣口 14處。在粘性力作用下，中心空腔12的氣體通過分流道15從抽氣口 14被抽出，造成中心空腔12處于很低的靜壓，該壓力小于火焰穩(wěn)定器尾部空腔21的壓力。在這個壓差作用下，尾部高溫?zé)煔鈴奈鼩饪?2被吸入尾部空腔21，并通過內(nèi)部主流道13回流到中心空腔12，最后被抽氣口 14外的高速氣流帶走，由此在火焰穩(wěn)定器的內(nèi)部形成了一個高溫回流區(qū)。火焰穩(wěn)定器前方的小股可燃混合氣流通過進(jìn)氣管道16流入頭部空腔11，由于通流面積突擴(kuò)的原因在頭部空腔11內(nèi)氣流流速降低，壓力升高。進(jìn)入頭部空腔11的可燃混合氣流量通過流量調(diào)節(jié)閥門4控制，并由此控制頭部空腔11內(nèi)的氣體壓力。由于抽氣口 14上方高速氣流的粘性力作用，分流道15壓力很低，頭部空腔11內(nèi)的可燃混合氣在壓差作用下通過各條排氣管道17流入各個分流道15?？扇蓟旌蠚庠谂艢夤?7出口與分流道15的高溫回流煙氣發(fā)生碰撞進(jìn)行強(qiáng)烈的熱量和質(zhì)量交換，可燃混合氣溫度提高，而達(dá)到著火，燃燒。由于金屬絲尾部形成燃燒產(chǎn)物回流區(qū)，因此火焰的根部穩(wěn)定在半球形金屬絲網(wǎng)罩3的金屬絲上，形成穩(wěn)定性很好的點火火焰。點火火焰產(chǎn)生的熾熱氣流源源不斷地從抽氣口 14被抽出并射入火焰穩(wěn)定器外部主氣流中，使外部主氣流溫度提高，而達(dá)到著火、燃燒，從而保證外部主氣流火焰穩(wěn)定?；鹧娣€(wěn)定器表面本體I與尾罩2兩種外形曲線匯合處的高溫?zé)煔饩哂幸欢ǖ牧魉伲趧幽茏饔孟逻M(jìn)入圓環(huán)形轉(zhuǎn)向流動小通道23回流到中心空腔12，從而保證了有足夠的回流煙氣量來加熱可燃混合氣，大大改善了火焰穩(wěn)定器的燃燒性能。·以上所述，僅為本發(fā)明較佳實施例而已，故不能以此限定本發(fā)明實施的范圍，即依本發(fā)明申請專利范圍及說明書內(nèi)容所作的等效變化與修飾，皆應(yīng)仍屬本發(fā)明專利涵蓋的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)置點火源的流線型火焰穩(wěn)定器，其特征在于它包括本體、尾罩、調(diào)節(jié)閥門；所述的本體和尾罩的外形呈流線型，尾罩插置在本體的尾部；所述的本體的前端設(shè)有頭部空腔、中部設(shè)有中心空腔，本體內(nèi)沿縱向開設(shè)一條自中心空腔貫穿至本體尾部的主流道，該主流道與尾罩內(nèi)設(shè)置的尾部空腔相連通；在本體外壁間隔開設(shè)多個環(huán)繞圓周面的多個抽氣口，多個抽氣口分別通過多條光滑的分流道與中心空腔相連通，分流道出口指向本體的尾部；尾罩表面布置一些吸氣孔，吸氣孔與尾部空腔直接相通且吸氣孔總通流面積小于抽氣口總通流面積；在本體與尾罩的匯合處開有 一條圓環(huán)形轉(zhuǎn)向流動小通道與本體主流道相連通，小通道彎頭處平整光滑；本體最前端位置與頭部空腔前端由一條進(jìn)氣管道相連通，并在管道進(jìn)口設(shè)置流量調(diào)節(jié)閥門；頭部空腔后端通過多條均衡布置的排氣管道分別與多條分流道相通。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的內(nèi)置點火源的流線型火焰穩(wěn)定器，其特征在于在本體外壁的最大直徑處間隔開設(shè)多個環(huán)繞圓周面的多個抽氣口。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的內(nèi)置點火源的流線型火焰穩(wěn)定器，其特征在于它還包括半球形金屬絲網(wǎng)罩，該半球形金屬絲網(wǎng)罩安裝在本體排氣管道的出口處。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種內(nèi)置點火源的流線型火焰穩(wěn)定器，它主要由流線型本體和流線型尾罩組成。尾罩插置在本體的尾部。本體前端設(shè)有頭部空腔、中部設(shè)有中心空腔，尾罩內(nèi)設(shè)置尾部空腔，中心空腔與尾部空腔由一條主流道相連通，中心空腔通過分流道與本體外壁開設(shè)的多個抽氣口相連通，尾部空腔與尾罩表面布置的一些吸氣孔相連通，在本體與尾罩的匯合處開有一條圓環(huán)形轉(zhuǎn)向流動小通道與主流道相連通。本體最前端位置與頭部空腔前端由一條進(jìn)氣管道相連通，并在管道進(jìn)口設(shè)置流量調(diào)節(jié)閥門。本發(fā)明可利用流線型物體內(nèi)腔產(chǎn)生多個小型點火源來引燃可燃混合氣并維持火焰的穩(wěn)定，從而實現(xiàn)一種流動阻力很小、火焰穩(wěn)定性良好、燃燒性能良好的流線型火焰穩(wěn)定器。
文檔編號F23R3/18GK102748775SQ20121025500
公開日2012年10月24日 申請日期2012年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月23日
發(fā)明者何宏舟, 戴紹異, 陳志強(qiáng) 申請人:集美大學(xué)