一種帶有凸臺(tái)擾流結(jié)構(gòu)的新型火焰穩(wěn)定器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于渦輪/沖壓組合發(fā)動(dòng)機(jī)和渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)加力/沖壓燃燒室技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種噴油和穩(wěn)定一體化設(shè)計(jì)的火焰穩(wěn)定器。
【背景技術(shù)】
[0002]渦輪/沖壓組合發(fā)動(dòng)機(jī)以拓寬飛行包線、實(shí)現(xiàn)常規(guī)起落、可重復(fù)使用的性能優(yōu)點(diǎn)備受關(guān)注，也是現(xiàn)階段被認(rèn)為最有潛力的高超聲速飛行器動(dòng)力裝置。現(xiàn)代先進(jìn)的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)為達(dá)到更大的推重比，主燃室的溫升大，燃?xì)庠跍u輪前溫度明顯提高，燃?xì)饬髁看?，流速更快，使得進(jìn)入渦扇加力燃燒室或沖壓/加力燃燒室的來流溫度和速度大大提高，來流溫度提高有利于燃油的蒸發(fā)，但也使燃油噴出后的穿透距離縮短、摻混能力減弱，而來流速度的提高更加劇了燃油和空氣摻混的不利因素；同時(shí)，來流速度增加后縮短了燃油在燃燒室內(nèi)的停留時(shí)間，給燃燒組織帶來了更大的困難。并且在高溫氣流中工作的穩(wěn)定器和供油管都需要進(jìn)行冷卻，因此把穩(wěn)定器和供油系統(tǒng)進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，引入適量的冷卻氣對穩(wěn)定器和供油系統(tǒng)進(jìn)行冷卻，以提高穩(wěn)定器的工作穩(wěn)定性、可靠性。設(shè)計(jì)能解決以上問題的噴油和穩(wěn)定一體化火焰穩(wěn)定器結(jié)構(gòu)是渦輪/沖壓組合發(fā)動(dòng)機(jī)和渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)中加力/沖壓燃燒室亟需解決的關(guān)鍵。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一本實(shí)用新型要解決的問題是在高溫、高速的進(jìn)氣條件下組織穩(wěn)定燃燒，提高燃油的噴射深度，改善燃油的擴(kuò)散和摻混性能，縮短火焰穩(wěn)定器之間的聯(lián)焰距離，并且有效抑制穩(wěn)定器下游的燃燒脈動(dòng)現(xiàn)象。
[0004]本實(shí)用新型提供的一種帶有凸臺(tái)擾流結(jié)構(gòu)的新型火焰穩(wěn)定器，包括相連的V型段I和長直段2，所述V型段I呈三角形柱狀體，長直段2呈長方體，V型段I和長直段2相連;在所述長直段2的對稱側(cè)面上設(shè)有凸臺(tái)擾流結(jié)構(gòu)3和燃油噴注孔4。
[0005]進(jìn)一步的，所述V型段I為等腰三角形的柱狀體，其底面與V型段I的一個(gè)側(cè)面完全重合，二者為一體化加工而成。
[0006]作為一種優(yōu)選，所述凸臺(tái)擾流結(jié)構(gòu)3為三角形的凸臺(tái)擾流結(jié)構(gòu)或者楔形的凸臺(tái)擾流結(jié)構(gòu)。
[0007]更進(jìn)一步的，所述凸臺(tái)擾流結(jié)構(gòu)3的外形參數(shù)與V型段I和長直段2相匹配設(shè)計(jì)而成;所述燃油噴注孔4位置的選定根據(jù)凸臺(tái)擾流結(jié)構(gòu)3所決定。
[0008]本實(shí)用新型采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果:
[0009](I)強(qiáng)化燃油的霧化，加強(qiáng)油霧摻混。在三角型、楔形凸臺(tái)的后方，會(huì)形成小渦，燃油噴出后，經(jīng)過小渦的氣動(dòng)擾動(dòng)、剪切作用，加劇油霧液滴破碎，油氣會(huì)更好的實(shí)現(xiàn)摻混。
[0010]火焰穩(wěn)定器的長直段上排布三角型凸臺(tái)的結(jié)構(gòu)，更易使噴油分流，經(jīng)過凸臺(tái)后方的氣動(dòng)擾動(dòng)，加強(qiáng)了油氣的摻混，尤其是在穩(wěn)定器的徑向方向更易形成均勻態(tài)勢，在同一根穩(wěn)定器的徑向方向的火焰?zhèn)餮娓焖?，火焰穩(wěn)定器后方可以組織穩(wěn)定燃燒。[0011 ]火焰穩(wěn)定器的長直段上排布楔形凸臺(tái)的結(jié)構(gòu)中，更易使噴油沿凸臺(tái)壁面向周向噴射，提高了燃油的噴射深度，在楔形凸臺(tái)的后方會(huì)有小渦出現(xiàn)，在氣動(dòng)剪切的作用下，加強(qiáng)了燃油的霧化及摻混，燃燒的高溫區(qū)聯(lián)焰距離縮短，保證火焰穩(wěn)定器后方組織穩(wěn)定燃燒。
[0012](2)縮短聯(lián)焰距離。燃油的噴射深度提高，相鄰火焰穩(wěn)定器之間燃油可以在更短的距離內(nèi)相交，反映了火焰穩(wěn)定器后方的火焰可以在更短的距離內(nèi)相交，實(shí)現(xiàn)了縮短聯(lián)焰距離的要求。
[0013](3)有效抑制火焰穩(wěn)定器下游的燃燒脈動(dòng)現(xiàn)象。與常規(guī)V型段+長直段的火焰穩(wěn)定器相比，在不同的油氣比、進(jìn)氣條件下，燃燒的高溫區(qū)脈動(dòng)現(xiàn)象得到抑制，保證了火焰穩(wěn)定器的穩(wěn)定組織燃燒。
【附圖說明】
[0014]以下將結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明:
[0015]圖1為本實(shí)用新型中帶有三角型凸臺(tái)結(jié)構(gòu)的新型火焰穩(wěn)定器示意圖；
[0016]圖2為本實(shí)用新型中帶有楔形凸臺(tái)結(jié)構(gòu)的新型火焰穩(wěn)定器示意圖；
[0017]圖3常規(guī)的V型段+長直段的火焰穩(wěn)定器示意圖；
[00?8]圖4三種火焰穩(wěn)定器后方油霧場(50mm、150mm、300mm)濃度曲線；
[0019]圖5帶有三角型凸臺(tái)結(jié)構(gòu)模型的熱態(tài)溫度場等值線圖；
[0020]圖6常規(guī)的V型段加長直段的火焰穩(wěn)定器熱態(tài)溫度場等值線圖；
[0021]圖7帶有楔型凸臺(tái)結(jié)構(gòu)模型的熱態(tài)溫度場等值線圖；
[0022]圖8三種火焰穩(wěn)定器后方溫度場(50mm、150mm、300mm)溫度曲線；
[0023]圖中，1-V型段、2-長直段、3-凸臺(tái)擾流結(jié)構(gòu)、4-燃油噴注孔。
【具體實(shí)施方式】
[0024]本實(shí)用新型提供一種帶有凸臺(tái)擾流結(jié)構(gòu)的新型火焰穩(wěn)定器，為使本實(shí)用新型的目的，技術(shù)方案及效果更加清楚，明確，以及參照附圖并舉實(shí)例對本實(shí)用新型進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0025]如圖1、圖2所示，一種帶有凸臺(tái)擾流結(jié)構(gòu)的新型火焰穩(wěn)定器，包括V型段I，長直段2(兩者連接為一體)，凸臺(tái)擾流結(jié)構(gòu)3和燃油噴注孔4加裝在長直段2之上。
[0026]所述的V型段I與長直段2是相互匹配的，凸臺(tái)擾流結(jié)構(gòu)3的外形參數(shù)也是和V型段I和長直段2相匹配設(shè)計(jì)的;燃油噴注孔4位置的選定是和凸臺(tái)擾流結(jié)構(gòu)3相關(guān)聯(lián)的。
[0027 ]通過凸臺(tái)增加對噴油位置下游局部氣流的橫向擾流作用，增加噴注燃油的穿透深度、促進(jìn)燃油和空氣的混合。凸臺(tái)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)兼顧考慮提高摻混和降低阻力損失的要求，在無凸臺(tái)擾流結(jié)構(gòu)的模型計(jì)算中得到燃油的噴射軌跡和噴射深度，初步確定凸臺(tái)擾流結(jié)構(gòu)的最小高度和最小寬度，且由于降低阻力損失的要求，限制凸臺(tái)擾流結(jié)構(gòu)的最大高度以及最大寬度，采用楔形凸臺(tái)的擾流結(jié)構(gòu)就是在保持摻混強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，降低阻力損失的改進(jìn)設(shè)計(jì)。
[0028]凸臺(tái)擾流結(jié)構(gòu)在長直段上的離散布置則與燃油噴注孔位置相匹配，根據(jù)無凸臺(tái)擾流結(jié)構(gòu)的模型中數(shù)值模擬結(jié)果，分別比較在長直段上的前置噴油與后置噴油的不同結(jié)果，得到前置噴油的計(jì)算結(jié)果要明顯好于后置噴油，所以在長直段上的噴注孔以及凸臺(tái)擾流結(jié)構(gòu)軸向位置已確定。
[0029]凸臺(tái)擾流結(jié)構(gòu)3尾緣與長直段尾緣并不齊平。主要目的是在凸臺(tái)擾流結(jié)構(gòu)之后先形成小渦擾動(dòng)，由于氣流擾動(dòng)對燃油進(jìn)行第一次剪切摻混。
[0030]燃油噴注孔4位置的選取，在長直段的的側(cè)面開孔噴油，選在凸臺(tái)擾流結(jié)構(gòu)3正前方位置。
[0031]