[发明专利]电动旋流器、燃烧装置以及其使用方法

说明书

【技术领域】

本发明主要涉及电动旋流器，尤其涉及包括该电动旋流器的燃烧装置以及其使用方法。

【背景技术】

各种推力和动力发生装置，例如燃气涡轮，燃烧空气和燃料的混合物。在燃气涡轮中，空气燃料混合物被持续的供应到燃烧室并在里面持续的燃烧以产生热燃烧气体。这些气体通过一个或者多个涡轮进程膨胀产生机械动能，并在一些情况下，产生推进力。脉冲爆震系统引爆空气燃料混合物，产生具有增加的温度和压力的热燃烧气体。热燃烧气体从发动机被引导以产生推力。

在如图1A-1F所示的脉冲爆震发动机中，电火花引燃混合物并开始爆燃，并通过燃烧转爆轰(DDT)将爆燃转变成稳定爆轰。膨胀的热燃烧产生类似活塞的行为，加速了火焰前缘(图1A)。由于火焰前缘加速并转化为湍流焰(图1C)，火焰前缘变得更皱、更多波纹形(图1B)，并增加了火焰表面区域。火焰表面区域进一步导致传播速度的加速和压缩波的产生(图1D)，该压缩波在加速过程中被放大成冲击波。如果冲击波对于增加反应物的气体温度足够的强并在气封内相互作用，会发生局部爆炸(图1E)，该局部爆炸引起过激爆震波以及冲击波和反应区之间的接合。一旦建立了该接合，就形成了爆震波(图1F)。

用于脉冲爆震发动机的示范性空气燃料混合物包括气态或液态的燃料和混合空气。在具有较低挥发性的燃料/空气混合物中爆震的问题是：较长的燃烧转爆轰(DDT)长度。人们已经努力过通过在爆震室内放置障碍物以及其它的揣流强化几何来降低DDT长度。一个特殊增加装置穿在带有螺旋状螺纹的爆震室的进口端的内表面内以提供脊形表面。降低DDT长度的其它尝试包括使用预起爆器以及改进电火花能量和位置的组合、爆震室几何形状、冲击聚焦、以及燃料/空气属性。虽然取得了一些成功，但是更短的DDT长度对于低挥发性的爆震系统如液态燃料系统而言仍是重要的挑战。

因此，提高空气燃料混合，降低DDT长度，提高火焰加速进程和发展中的爆震的控制，是人们所期待的。

【发明内容】

本发明所揭示装置的实施例包括电动旋流器及其使用方法。

在一个实施例中，燃烧装置包括：氧化剂进口、燃料进口、与燃料进口和氧化剂进口流畅相通的混合区域、与混合区域流畅相通的被配置用于燃烧混合物的燃烧区域、以及与燃烧区域流畅相通的出口。混合区域、燃烧区域、以及/或者出口包括被配置为旋流电离气体的电动旋流器。电动旋流器包括与电源带电相通的多个电极。

在一个实施例中，脉冲爆震装置包括：氧化剂进口、燃料进口、与燃料进口和氧化剂进口流畅相通的混合区域、位于混合区域下游并与之流畅相通的爆震室，以及位于爆震室下游并与之流畅相通的爆震出口。混合区域、爆震室、以及/或者爆震出口包括电动旋流器。电动旋流器包括与电源电性相通的多个电极。

在一个实施例中，产生推进力的方法包括：电动旋流燃料和氧化剂以形成混合物，点燃混合物以形成引燃混合物，燃烧引燃混合物以形成火焰，使用燃烧尾气以产生推进力。

在另一个实施例中，产生推进力的方法包括：混合燃料和氧化剂以形成混合物，点燃混合物以形成引燃混合物，燃烧引燃混合物以形成火焰，电动旋流火焰，以及使用火焰以产生推进力。

本发明的上述描述和气体特征通过下面的附图和详细说明进行例证。

【附图说明】

本发明的参考附图仅为示范，而不是对本发明保护范围的限制，并且在附图中对相同元件进行统一标号。

图1A-1F为上述管内可燃混合物的燃烧转爆震过程的示意图。

图2为包括脉冲爆震系统的典型涡扇发动机的截面侧图。

图3为沿着图2所示的A-A方向，使用了脉冲爆震系统的脉冲爆震增压器的截面图。

图4为用于脉冲爆震室的典型配置的透视图。

图5为图4中的脉冲爆震室的顶视图。

图6为电动旋流器的典型圆锥电极配置的透视图。

图7为用于如图4所示的脉冲爆震室的典型三压装置的透视图，其中，电极彼此之间120度定位。

图8示意了使用两压的典型旋流器装置，该两压应用在正交通过旋流器容积，例如带有设在方形配置中的电极。

图9示意了带有三压装置和两极的典型七个电极配置。

【具体实施方式】