一種富油焠熄貧油燃燒室的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室設(shè)計(jì)領(lǐng)域，尤其涉及一種富油悴熄貧油燃燒室。
【背景技術(shù)】
[0002]富油悴熄貧油燃燒室(Rich-quench-lean (RQL)，下文簡(jiǎn)稱(chēng)RQL燃燒室)是一種采用富油悴熄貧油組織燃燒形式的低排放燃燒室。RQL燃燒室的基本方法是先采用一個(gè)富油的燃燒區(qū)，然后在悴熄區(qū)大量的空氣與富油燃燒區(qū)產(chǎn)物迅速混合，混合之后的當(dāng)量比小于1，再隨后的區(qū)域是一個(gè)貧油燃燒區(qū)，燃燒在該區(qū)域最后完成后排出燃燒室進(jìn)入渦輪。RQL燃燒室是當(dāng)今常見(jiàn)的低排放燃燒室技術(shù)之一，具有排放低，燃燒效率高，貧油熄火邊界寬，無(wú)回火、自燃及不穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。
[0003]悴熄混合是RQL燃燒室的關(guān)鍵，是保證富油區(qū)出口燃燒混合物N0X最低的關(guān)鍵。例如，在悴熄區(qū)內(nèi)必需保證富油區(qū)燃?xì)猱a(chǎn)物在降低溫度的同時(shí)混合均勻并快速通過(guò)。而且，控制悴熄區(qū)與富油燃燒區(qū)之間的獨(dú)立性也至關(guān)重要，因?yàn)檫@關(guān)系到是否形成回流進(jìn)而影響悴媳效果。
[0004]因此，本領(lǐng)域需要一種改善的富油悴熄貧油燃燒室。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]為了克服上述缺陷，本實(shí)用新型旨在提供一種富油悴熄貧油燃燒室。
[0006]根據(jù)本實(shí)用新型的一方面，提供了一種富油悴熄貧油燃燒室，包括火焰筒和位于火焰筒前端的頭部組件，空氣和燃油從該頭部組件進(jìn)入該火焰筒，該火焰筒自該頭部組件從上游至下游依次包括富油燃燒區(qū)、悴熄區(qū)和貧油燃燒區(qū)，該頭部組件包括第一旋流器以用于吸入空氣，該頭部組件通過(guò)收縮的流道與該火焰筒的富油燃燒區(qū)相接，且該富油燃燒區(qū)的壁面往該悴熄區(qū)方向是漸縮的。
[0007]在一實(shí)例中，該第一旋流器的旋流數(shù)SN、外徑D、以及該富油區(qū)的長(zhǎng)度L之間存在以下關(guān)系D*SN彡L彡1.2*D*SN。
[0008]在一實(shí)例中，該第一旋流器的旋流數(shù)SN大于0.6。
[0009]在一實(shí)例中，在該火焰筒的壁面上沿圓周設(shè)有多個(gè)第二旋流器以用于進(jìn)一步向該火焰筒內(nèi)吸入空氣，所吸入的空氣在該悴熄區(qū)位置與來(lái)自該富油燃燒區(qū)的燃燒產(chǎn)物混合。
[0010]在一實(shí)例中，該多個(gè)第二旋流器的旋向與該第一旋流器的旋向相反。
[0011]在一實(shí)例中，該多個(gè)第二旋流器的旋流數(shù)應(yīng)小于0.6。
[0012]在一實(shí)例中，該多個(gè)第二旋流器出口的流道與該火焰筒的軸向成25°至50°的角。
[0013]在一實(shí)例中，從該悴熄區(qū)過(guò)渡到該貧油燃燒區(qū)的流道是漸擴(kuò)式的流道。
[0014]在一實(shí)例中，從該悴熄區(qū)過(guò)渡到該貧油燃燒區(qū)的漸擴(kuò)流道的擴(kuò)張角介于30°至50°之間。
[0015]在一實(shí)例中，在該富油區(qū)、悴熄區(qū)以及貧油燃燒區(qū)的壁面上設(shè)有冷卻孔以形成冷卻氣膜。
[0016]根據(jù)本實(shí)用新型的方案，通過(guò)順氣流的悴熄方式，配合漸縮的流道，增加了悴熄射流的速度，提高快速混合特性。通過(guò)對(duì)富油燃燒區(qū)的改進(jìn)設(shè)計(jì)保證了富油區(qū)與悴熄區(qū)在流動(dòng)上的獨(dú)立性，富油燃燒區(qū)的燃燒產(chǎn)物一旦進(jìn)入悴熄區(qū)后就不會(huì)回流到富油燃燒區(qū)。在悴熄空氣入口處設(shè)計(jì)旋流器可提高燃燒室悴熄空氣的湍流度，促進(jìn)快速摻混的混合均勻度。同時(shí)通過(guò)控制悴熄區(qū)旋流器的旋流數(shù)避免在悴熄區(qū)形成回流區(qū)，影響悴熄摻混的效果。從悴熄區(qū)過(guò)渡到貧油燃燒區(qū)的流道為漸擴(kuò)式，可以降低進(jìn)入貧油燃燒區(qū)的氣流速度，有利于貧油燃燒的穩(wěn)定性。
【附圖說(shuō)明】
[0017]在結(jié)合以下附圖閱讀本公開(kāi)的實(shí)施例的詳細(xì)描述之后，更能夠更好地理解本實(shí)用新型的上述特征和優(yōu)點(diǎn)。
[0018]圖1是示出了根據(jù)本實(shí)用新型的一方面的富油悴熄貧油燃燒室的示意圖。
[0019]為清楚起見(jiàn)，以下給出附圖標(biāo)記的簡(jiǎn)要說(shuō)明:
[0020]100:火焰筒
[0021]101:燃燒室外殼
[0022]110:頭部組件111:第一旋流器112:噴嘴
[0023]120:富油燃燒區(qū)121:富油燃燒區(qū)壁面
[0024]130:悴熄區(qū)131:悴熄區(qū)壁面
[0025]140:貧油燃燒區(qū)141:貧油燃燒區(qū)壁面
[0026]150:點(diǎn)火電嘴
[0027]123:第二旋流器
[0028]134:悴熄區(qū)過(guò)渡至貧油燃燒區(qū)的流道
【具體實(shí)施方式】
[0029]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作詳細(xì)描述。注意，以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例描述的諸方面僅是示例性的，而不應(yīng)被理解為對(duì)本實(shí)用新型的保護(hù)范圍進(jìn)行任何限制。
[0030]圖1是示出了根據(jù)本實(shí)用新型的一方面的富油悴熄貧油燃燒室的示意圖。如圖1所示，該燃燒室主要可包括火焰筒100以及位于火焰筒100前端的頭部組件110?；鹧嫱?00及其頭部組件110可包圍在燃燒室外殼101內(nèi)。一般地，燃燒室連接在航空發(fā)動(dòng)機(jī)或地面燃機(jī)的壓氣機(jī)(未示出)和渦輪部件(未示出)之間。如本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解的，燃燒室還可包括必要的冷卻系統(tǒng)(未示出)以冷卻火焰筒壁面。
[0031]如圖1所示，火焰筒100自頭部組件110起從上游至下游依次包括富油燃燒區(qū)120、悴熄區(qū)130、以及貧油燃燒區(qū)140。這里的上游和下游是相對(duì)于氣流流動(dòng)方向而言的。
[0032]空氣和然后從頭部組件110進(jìn)入到火焰筒100的內(nèi)部。具體如圖所示，頭部組件110可包括第一旋流器111和噴嘴112。第一旋流器111可用于向火焰筒100內(nèi)吸入空氣，而噴嘴112則可用于向火焰筒100內(nèi)部噴射液態(tài)的燃油。
[0033]如圖1所示，第一旋流器111環(huán)繞地分布在噴嘴112的端部周?chē)?。這里的，第一旋流器111可以是環(huán)繞噴嘴112的端部設(shè)置的一單個(gè)環(huán)狀的旋流器，或者也可以是環(huán)繞噴嘴112的端部沿圓周設(shè)置的多個(gè)分立的小旋流器。
[0034]空氣通過(guò)第一旋流器110與燃油在富油燃燒區(qū)120形成當(dāng)量比大于1的可燃混合物，這些可燃的油氣混合物在點(diǎn)火電嘴150的電火花作用下將可燃的油氣混合物點(diǎn)燃進(jìn)行燃燒。這里，第一旋流器110的旋流數(shù)可大于0.6，以保證在富油燃燒區(qū)120可以形成回流區(qū)以保證富油燃燒區(qū)120的燃燒穩(wěn)定性。
[0035]火焰筒100的富油燃燒區(qū)120的壁面121、悴熄區(qū)130的壁面131、以及貧油燃燒區(qū)140的壁面141上有若干冷卻孔，這些冷卻孔的作用是在火焰筒壁面形成一層氣膜，起到對(duì)火焰筒壁面冷卻的作用