于氣流套筒10與襯套8之間的環(huán)狀流路11中流動的結(jié)構(gòu)的燃氣輪機燃燒器中，壓縮空氣2首先在環(huán)狀流路11中流動，通過對流傳熱來冷卻襯套8。然后，壓縮空氣2在噴燒器13中與燃料混合，成為高溫的燃燒氣體4并在燃燒室5中流動。此時，燃燒氣體4通過對流傳熱來加熱襯套8。燃燒氣體4由于燃料與壓縮空氣2的反應(yīng)速度、燃燒室5內(nèi)的流速分布等影響而在燃燒室5內(nèi)具有溫度分布。因此，襯套8的加熱量產(chǎn)生分布，襯套8中產(chǎn)生溫度分布。其結(jié)果是，在襯套8中產(chǎn)生壁面的溫度比襯套8的其他壁面的溫度高的高溫部。另一方面，襯套8根據(jù)使用的金屬材料的耐熱性能而存在運用時的最高溫度的限制，因此需要對高溫部進行有效地冷卻。
[0057]另外，一般而言，在壓縮空氣2在環(huán)狀流路11中流動的結(jié)構(gòu)的燃氣輪機燃燒器中，在壓縮空氣2從環(huán)狀流路11向噴燒器13、燃燒室5以及過渡構(gòu)件9流動時，除了壓縮空氣2與流路的壁面的摩擦阻力以外，還由于流路的擴大、縮小以及曲折等而產(chǎn)生的流動的剝離渦流而產(chǎn)生壓力損失。因此，在為了提高燃氣輪機3的效率而降低壓力損失時，需要盡可能減少剝離渦流的產(chǎn)生。
[0058]在本實施例的燃氣輪機燃燒器6中，通過上述的狹窄部10a (內(nèi)徑縮小部10b和內(nèi)徑變化部10c)和環(huán)狀突起部20，能夠有效地冷卻襯套8的高溫部并且能夠減少剝離渦流的產(chǎn)生，因此能夠促進襯套8的冷卻，并能夠抑制壓力損失的增大。
[0059]圖3A、圖3B是對本實施例的燃氣輪機燃燒器6中的促進燃燒器襯套8的冷卻的原理進行說明的圖，是與燃氣輪機燃燒器6的中心軸平行的剖視圖。圖3A、圖3B是示意性地示出燃氣輪機燃燒器6中的由燃燒器襯套8和氣流套筒10構(gòu)成的環(huán)狀流路11的一部分的圖。壓縮空氣2在環(huán)狀流路11中沿著燃燒器襯套8和氣流套筒10的壁面流動。利用圖3A、圖3B對本實施例的燃氣輪機燃燒器6的促進襯套8的冷卻的原理進行說明。
[0060]圖3A是示意性地示出燃燒器襯套8具備環(huán)狀突起部20的燃氣輪機燃燒器中的環(huán)狀流路11的一部分的圖。圖3A所示的燃氣輪機燃燒器的氣流套筒10不具備內(nèi)徑變化部10c和內(nèi)徑縮小部10b。
[0061]如圖3A所示，當(dāng)壓縮空氣2在環(huán)狀流路11中流動時，在環(huán)狀突起部20的上游側(cè)產(chǎn)生上游側(cè)剝離渦流21，在下游側(cè)產(chǎn)生下游側(cè)剝離渦流22a。上游側(cè)剝離渦流21被壓縮空氣2的流動擠壓而較小，然而下游側(cè)剝離渦流22a被壓縮空氣2的流動拉長而變大。對于下游側(cè)剝離渦流22a的壓縮空氣2的流動方向的長度而言，代表性地為環(huán)狀突起部20的高度的約6?8倍。
[0062]與此相對，從對流傳熱帶來的燃燒器襯套8的冷卻的觀點出發(fā)，剝離渦流區(qū)域為滯留區(qū)域，因此流速幾乎為0，幾乎沒有壓縮空氣2帶來的冷卻效果。然而，在剝離渦流的終點C(再附著點C)處，如壓縮空氣2的流速矢量2b所示，燃燒器襯套8的壁面附近的邊界層的厚度幾乎成為0，因此冷卻效果變得非常大。因此，作為整體，通過具有環(huán)狀突起部20，從而與沒有環(huán)狀突起部20的平滑流路相比熱傳遞率得到提高，但與剝離渦流的大小相應(yīng)地壓力損失增大。
[0063]圖3B是示意性地示出燃燒器襯套8具備環(huán)狀突起部20且氣流套筒10具備內(nèi)徑變化部10c和內(nèi)徑縮小部10b的燃氣輪機燃燒器6的環(huán)狀流路11的一部分的圖。當(dāng)壓縮空氣2在環(huán)狀流路11中流動時，如圖3B所示，如利用圖3A說明那樣，在環(huán)狀突起部20的上游側(cè)產(chǎn)生上游側(cè)剝離渦流21，在下游側(cè)產(chǎn)生下游側(cè)剝離渦流22b。
[0064]但是，下游側(cè)剝離渦流22b與圖3A所示的下游側(cè)剝離渦流22a相比，壓縮空氣2的流動方向的長度縮小。這是因為，壓縮空氣2的流速矢量2c的方向(即壓縮空氣2的流動的方向)由于內(nèi)徑變化部10c而向朝向襯套8的方向彎曲，因此下游側(cè)剝離渦流22b的外側(cè)的流動的方向也向朝向襯套8的方向彎曲。此時，由于環(huán)狀流路11變窄，因此壓縮空氣2的流速變大，從而改變下游側(cè)剝離渦流22b的外側(cè)的流動的方向的效果也變大。
[0065]由此，從對流傳熱帶來的燃燒器襯套8的冷卻的觀點出發(fā)，冷卻效果小的剝離渦流區(qū)域變小，剝離渦流的終點c(再附著點C)處的冷卻效果也隨著壓縮空氣2的流速的增加帶來的對流冷卻的促進效果而變得非常大。燃燒器襯套8由金屬材料構(gòu)成，熱傳導(dǎo)率大，因此產(chǎn)生下游側(cè)剝離渦流22b的區(qū)域內(nèi)的襯套8的溫度降低。此外，若通過機械加工等來形成環(huán)狀突起部20而使之與燃燒器襯套8成為一體結(jié)構(gòu)，則由于翅片效果，產(chǎn)生上游側(cè)剝離渦流21的區(qū)域內(nèi)的襯套8的溫度也降低。
[0066]因此，為了高效地進行對流傳熱帶來的燃燒器襯套8的冷卻，需要在上述的襯套8的高溫部(優(yōu)選為襯套8的壁面的溫度最大的部分)的位置處或該位置的壓縮空氣2的流動方向的上游側(cè)配置下游側(cè)剝離渦流22b的再附著點C、或壓縮空氣2的流速增加的位置。因此，環(huán)狀突起部20優(yōu)選配置在襯套8的高溫部(優(yōu)選為襯套8的壁面的溫度最大的部分)的位置處或該位置的壓縮空氣2的流動方向的上游側(cè)的位置處。并且，氣流套筒10與內(nèi)徑變化部10c的連接位置A優(yōu)選設(shè)置在與環(huán)狀突起部20的位置對置的氣流套筒10的位置處、或比該位置靠壓縮空氣2的流動方向的下游側(cè)。
[0067]另一方面，由于氣流套筒10的內(nèi)徑變化部10c的壓縮空氣2的流動方向的上游側(cè)和下游側(cè)處的剝離渦流的產(chǎn)生、和內(nèi)徑縮小部10b處的壓縮空氣2的流速的增加引起的摩擦損失的增加，從而與圖3A示出的結(jié)構(gòu)相比，圖3B示出的結(jié)構(gòu)的壓力損失增大。然而，由于下游側(cè)剝離渦流22b的長度縮小，因此通過使內(nèi)徑變化部10c成為能夠抑制剝離渦流的產(chǎn)生那樣的結(jié)構(gòu)，從而能夠抑制壓力損失的增大。具體而言，如在其他實施例中敘述那樣，通過將內(nèi)徑變化部10c的與氣流套筒10的連接部的形狀、內(nèi)徑變化部10c的與內(nèi)徑縮小部10b的連接部的形狀設(shè)為平滑的曲線狀，或者將內(nèi)徑變化部10c與氣流套筒10的內(nèi)壁所成的角度α設(shè)定為適當(dāng)?shù)闹?，從而能夠盡可能地抑制內(nèi)徑變化部10c引起的剝離渦流的產(chǎn)生。
[0068]另外，從結(jié)構(gòu)強度的觀點出發(fā)，環(huán)狀突起部20的高度(突出長度)由于壓曲強度變大而優(yōu)選為較大?？紤]到下游側(cè)剝離渦流22b帶來的對流冷卻的促進效果和壓力損失的增大的抑制效果的環(huán)狀突起部20的優(yōu)選高度能夠由以下那樣求得。當(dāng)將與內(nèi)徑變化部10c和內(nèi)徑縮小部10b的連接位置B對置的襯套8的位置設(shè)為位置D，將壓縮空氣2的流動方向的下游側(cè)的環(huán)狀突起部20的前端部的位置設(shè)為位置E，將內(nèi)徑變化部10c與氣流套筒10的內(nèi)壁所成的角度(劣角的角度)為α?xí)r，優(yōu)選為，以連結(jié)襯套8的位置D與環(huán)狀突起部20的位置Ε而得到的直線與襯套8的外壁所成的角度β (劣角的角度)為角度α以下的方式確定環(huán)狀突起部20的高度。更優(yōu)選為，以角度β與角度α相等或角度β稍小于角度α的方式確定環(huán)狀突起部20的高度。
[0069]氣流套筒10的狹窄部10a(即內(nèi)徑變化部10c和內(nèi)徑縮小部10b)的朝向燃燒器襯套8的突出長度能夠根據(jù)環(huán)狀突起部20的高度而任意地確定，沒有特別限制。
[0070]【實施例2】
[0071]圖4是示意性地示出本發(fā)明的實施例2的燃氣輪機燃燒器中的由燃燒器襯套8和氣流套筒10構(gòu)成的環(huán)狀流路11的一部分的圖，是與燃氣輪機燃燒器的中心軸平行的剖視圖。以下，對其與實施例1的燃氣輪機燃燒器不同的點進行說明。
[0072]在實施例的渦輪燃燒器中，套筒10的內(nèi)徑變化部10c與氣流套筒10和徑縮小部10b平滑地連接。S卩，內(nèi)徑變化部10c的與氣流套筒10的連接部10f、和內(nèi)徑變化部10c的與內(nèi)徑縮小部10b的連接部10e呈平滑的曲線狀。優(yōu)選為，連接部10f和連接部10e的形狀為流線形。若連接部10f和連接部10e為流線形，則能夠有效地抑制內(nèi)徑變化部10c引起的剝離渦流的產(chǎn)生。
[0073]在本實施例的燃氣輪機燃燒器中，通過這樣的結(jié)構(gòu)，在壓縮空氣2沿著內(nèi)徑變化部10c流動時，能夠?qū)a(chǎn)生剝離渦流的情況抑制為最小程度，從而能夠抑制內(nèi)徑變化部10c引起的壓力損失的增大。
[0074]【實施例3】
[0075]圖5是示意性地示出本發(fā)明的實施例3的燃氣輪機燃燒器中的由燃燒器襯套8和氣流套筒10構(gòu)成的環(huán)狀流路11的一部分的圖，是與燃氣輪機燃燒器的中心軸平行的剖視圖。以下，對其與實施例1的燃氣輪機燃燒器不同的點進行說明。
[0076]在本實施例的燃氣輪機燃燒器中，燃燒器襯套8在外壁上具備環(huán)狀突起部20b。環(huán)狀突起部20b的壓縮空氣2的流動方向的上游側(cè)的面為曲面。優(yōu)選為，環(huán)狀突起部20b的該曲面的形狀為流線形。另外，優(yōu)選為，該曲面的與燃燒器襯套8的外壁的連接部呈平滑的曲線狀，與燃燒器襯套8的外壁平滑地連接。更優(yōu)選為，該