本發(fā)明屬于航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃油噴嘴設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種壓力霧化噴嘴性能指標(biāo)的確定方法。
背景技術(shù)：
壓力霧化噴嘴的性能指標(biāo)是指副噴霧錐角、主噴霧錐角、副噴口流量數(shù)、主噴口流量數(shù)、噴霧質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)等。這些指標(biāo)對(duì)燃燒室的綜合性能有直接影響，這里包括點(diǎn)火性能、熄火性能、燃燒效率、出口溫度場(chǎng)、積碳、冒煙和排氣污染等。所以在燃燒室設(shè)計(jì)階段，燃油噴嘴性能指標(biāo)的確定是一個(gè)不可忽視的重要環(huán)節(jié)，如果指標(biāo)選的不合適，不僅影響燃燒性能，而且還會(huì)影響燃燒室研發(fā)周期和研發(fā)成本，所以噴嘴性能指標(biāo)的確定十分關(guān)鍵。
以往在燃燒室和燃油噴嘴設(shè)計(jì)中，對(duì)噴嘴性能指標(biāo)的確定沒(méi)有一個(gè)明確的方法，存在著明顯的隨意性和盲目性，致使在燃燒室研發(fā)過(guò)程中，往往會(huì)出現(xiàn)因噴嘴指標(biāo)確定的不合理造成某些燃燒性能很差的情況，整個(gè)研發(fā)過(guò)程會(huì)出現(xiàn)大的反復(fù)，損失極大。
因此，必須分析研究一種確定壓力霧化噴嘴性能指標(biāo)的方法，保證燃燒室和燃油噴嘴的設(shè)計(jì)和制造更合理，減少研發(fā)過(guò)程中的反復(fù)和損失，從而保證在后續(xù)的使用過(guò)程中燃燒性能良好。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題而提供一種性能指標(biāo)確定程序清晰合理、研發(fā)周期短的壓力霧化噴嘴性能指標(biāo)的確定方法。
本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案是：一種壓力霧化噴嘴性能指標(biāo)的確定方法包括以下步驟，a、燃油噴嘴副噴霧錐角的確定：在50°～80°的范圍內(nèi)選擇多個(gè)不同角度的噴嘴，在地面慢車狀態(tài)下進(jìn)行熄火試驗(yàn)，通過(guò)試驗(yàn)篩選選取最佳值；b、燃油噴嘴副噴霧錐角的確定：按照火焰筒內(nèi)回流區(qū)大小和位置計(jì)算出主噴霧角的角度；c、副噴口流量數(shù)的確定：副噴口流量數(shù)的確定選取兩種情況，其一，副噴口單獨(dú)工作到發(fā)動(dòng)機(jī)地面慢車狀態(tài)，此時(shí)副噴口的流量數(shù)直接取慢車油量和慢車供油壓力計(jì)算得到；其二，副噴口單獨(dú)工作到發(fā)動(dòng)機(jī)空中點(diǎn)火狀態(tài)，此時(shí)副噴口的流量數(shù)取空中點(diǎn)火需要的油量和保證良好霧化的供油壓力計(jì)算得到；d、主噴口流量數(shù)的確定：根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的供油特性，按照發(fā)動(dòng)機(jī)最大狀態(tài)的主噴口流量數(shù)/主噴口供油壓差小于2.5；發(fā)動(dòng)機(jī)巡航狀態(tài)的主噴口流量數(shù)/主噴口供油壓差小于13；發(fā)動(dòng)機(jī)慢車狀態(tài)的主噴口流量數(shù)/主噴口供油壓差小于51的原則下折中出主噴口的流量數(shù)；e、噴嘴霧化質(zhì)量的確定：噴霧錐均勻?qū)ΨQ，無(wú)油棱、無(wú)油道；副噴口扇形不均度小于15％；雙噴口扇形不均度小于30％；噴霧的激光診斷的索太爾平均直徑在35～200μmm范圍內(nèi)，發(fā)動(dòng)機(jī)最大狀態(tài)下索太爾平均直徑小于40μmm；f、燃油總管流量分布不均度的確定：發(fā)動(dòng)機(jī)最大流量狀態(tài)下的總管流量不均度小于1.5～2.0％。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：通過(guò)合理的試驗(yàn)和計(jì)算方法逐步確定燃油噴嘴的各項(xiàng)性能指標(biāo)，減少了研發(fā)過(guò)程中的反復(fù)和損失，從而縮短了研發(fā)的周期，并且保證了后續(xù)使用過(guò)程中良好的燃燒性能。
附圖說(shuō)明
圖1是本發(fā)明中火焰筒回流區(qū)位置的示意圖。
圖中：1、進(jìn)氣渦流器；2、火焰筒；3、回流區(qū)邊界；4、主噴霧錐角。
具體實(shí)施方式
為能進(jìn)一步了解本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容、特點(diǎn)及功效，茲例舉以下實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明如下：
本發(fā)明包括以下步驟：
a、燃油噴嘴副噴霧錐角的確定：副噴霧錐角主要影響燃燒室的貧油熄火和點(diǎn)火性能，小的副噴霧角對(duì)燃燒室的熄火和點(diǎn)火性能有利，一般都小于80°。在50°～80°的范圍內(nèi)選擇幾個(gè)不同角度的噴嘴，在地面慢車狀態(tài)下進(jìn)行熄火試驗(yàn)，通過(guò)試驗(yàn)篩選選取最佳值。
b、燃油噴嘴副噴霧錐角的確定：主要影響燃燒室的燃燒效率和出口溫度場(chǎng)，所以它的大小取決于燃燒室回流區(qū)的大小和回流區(qū)的位置，因此需要按照火焰筒2內(nèi)回流區(qū)邊界3大小和位置計(jì)算出主噴霧角4的角度。
請(qǐng)參見(jiàn)圖1，主噴霧錐角ALFA主＝2ALFAb＝arctg(bmax/Lbmax)
回流區(qū)邊界3的尺寸和位置可以通過(guò)火焰筒3冷態(tài)三維數(shù)值模擬方法得到。對(duì)于火焰筒2頭部進(jìn)氣渦流器1為單級(jí)葉片式渦流器的情況下，可用如下經(jīng)驗(yàn)方法得到。
對(duì)于氣流角α渦流器小于等于55°的渦流器時(shí)，
bmax＝Dft·sinα渦流器；
對(duì)于氣流角α渦流器大于55°的渦流器時(shí)，
bmax＝Dft·(0.75-(1.35-sinα渦流器)2)0.5；
Lbmax＝0.45Dft
式中：
Δ＝10～30；
Dft---火焰筒直徑；
DH渦流器—渦流器外徑；
β—火焰筒頭部燃燒碗錐角。
c、副噴口流量數(shù)的確定：副噴口流量數(shù)的確定選取兩種情況，其一，副噴口單獨(dú)工作到發(fā)動(dòng)機(jī)地面慢車狀態(tài)，此時(shí)副噴口的流量數(shù)直接取慢車油量和慢車供油壓力(慢車狀態(tài)副噴口供油壓力/副噴口最大供油壓力應(yīng)大于0.24)計(jì)算得到；其二，副噴口單獨(dú)工作到發(fā)動(dòng)機(jī)空中點(diǎn)火狀態(tài)，此時(shí)副噴口的流量數(shù)取空中點(diǎn)火需要的油量和保證良好霧化的供油壓力(大于10kg/cm2)計(jì)算得到。采用后者方案可能會(huì)出現(xiàn)慢車狀態(tài)下主噴口壓力過(guò)低，噴霧質(zhì)量差，慢車狀態(tài)燃燒效率過(guò)低的現(xiàn)象。此時(shí)應(yīng)當(dāng)用不同流量數(shù)的副噴口進(jìn)行空中點(diǎn)火試驗(yàn)和慢車狀態(tài)的燃燒效率試驗(yàn)，之后在點(diǎn)火/熄火性能和慢車效率之間折中選取最佳的副噴口流量數(shù)。
d、主噴口流量數(shù)的確定：根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的供油特性，按照發(fā)動(dòng)機(jī)最大狀態(tài)的Fn/△P小于2.5；發(fā)動(dòng)機(jī)巡航狀態(tài)的Fn/△P小于13；發(fā)動(dòng)機(jī)慢車狀態(tài)的Fn/△P小于51的原則下折中出主噴口的流量數(shù)。其中，F(xiàn)n為主噴口流量數(shù)，△P為主噴口供油壓差(Kg/cm2))，主噴口流量數(shù)Fn＝Q主/△P0.5，其中Q主為主噴口流量(升/時(shí))。
e、噴嘴霧化質(zhì)量的確定：噴霧錐均勻?qū)ΨQ，無(wú)油棱、無(wú)油道；副噴口扇形不均度小于15％；雙噴口扇形不均度小于30％；噴霧的激光診斷的索太爾平均直徑(SMD)在35～200μmm范圍內(nèi)，發(fā)動(dòng)機(jī)最大狀態(tài)下索太爾平均直徑(SMD)小于40μmm。
f、燃油總管流量分布不均度的確定：燃油總管的流阻分配不均勻，造成總管上的各個(gè)噴嘴的流量不均勻，這種不均勻直接影響燃燒室出口溫度場(chǎng)。要求發(fā)動(dòng)機(jī)最大流量狀態(tài)下的總管流量不均度小于1.5～2.0％。
本發(fā)明通過(guò)合理的試驗(yàn)和計(jì)算方法逐步確定燃油噴嘴的各項(xiàng)性能指標(biāo)，減少了研發(fā)過(guò)程中的反復(fù)和損失，從而縮短了研發(fā)的周期，并且保證了后續(xù)使用過(guò)程中良好的燃燒性能。