[实用新型]一种锯齿状壁面文氏管流道壁面结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及燃烧稳定性控制领域，是一种增强气态旋流火焰稳定性的装置，具体来说是一种拓宽LDI多点喷射燃烧室火焰稳定边界的文氏管流道壁面结构。

背景技术

随着近些年来人们环保意识的日益增强，航空发动机和工业燃气轮机的污染排放问题越来越受到关注。虽然从污染物排放的总量来讲，航空发动机和工业燃气轮机所占的比例很小，但由于其所特有的局部性特点，如在机场附近和使用工业燃气轮机的地点会聚集高浓度的污染排放物；另外，在繁忙的空中走廊，各类飞机产生的污染排放物也是高空大气污染物的主要来源。因此，近些年来燃气轮机(包括航空发动机和各种工业燃气轮机)的排放物越来越受到严格的限制。降低污染排放的核心是控制燃烧温度及温度的均匀度，这是低污染排放的关键，目前主流的三类燃气轮机低污染燃烧室(LPP：贫油预混预蒸发，LDI：贫油直接喷射，RQL：富油燃烧-疾冷-贫油燃烧)均是以此为根据达到低污染目标的。

由于具有较高的综合燃烧性能，LDI多点喷射燃烧室是下一代超低污染燃烧室在技术上可以达到的方案之一。LDI多点喷射燃烧室的基本方法是将燃油通过多个喷油点直接喷入燃烧区进行燃烧，或燃油预先与空气进行一定程度混合后喷入燃烧区进行燃烧。燃烧区始终处于贫油状态。火焰筒壁上不设主燃孔，进入燃烧区的空气全部从头部进入。影响LDI燃烧室污染物排放有两个重要因素：油/气混合率和燃烧区当量比。a，油/气混合率：油气混合率主要与燃烧室燃料的喷射方式有关，多点喷射燃烧室由于其头部燃料采用多点喷射的方式，相对于常规燃烧室0.3的油气混合率其油气混合率可达0.8以上；b，燃烧区当量比：LDI燃烧室主燃区的当量比非常低，一般小于0.6-0.7(常规燃烧室主燃区的当量比范围在0.8-1.2)，而航空煤油的贫燃边界为0.5，因此，如果由于某种原因导致燃烧室入口流场突变是很容易导致燃烧室熄火的。此外，在常规燃烧室中主燃孔对主流的节流作用会变向降低主燃区的平均流速，提升主燃区的压力，但是由于LDI多点喷射燃烧室的燃烧空气全部从头部进入，不设主燃孔，这无疑是对LDI多点喷射燃烧室燃烧稳定性的一个重要考验。由此看来，LDI燃烧室的火焰稳定问题是除污染物排放之外又一个需要重点考虑的问题。

鉴于上述问题，燃烧工程师有必要在现有燃烧室普遍采用的旋流稳焰结构的基础上提出进一步提高燃烧稳定性的控制措施，最大限度的拓宽LDI多点喷射燃烧室的稳定工作边界，提高燃气轮机整机运行的可靠性。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种文氏管流道壁面结构，用以增强LDI多点喷射燃烧室火焰稳定性。该壁面结构呈现条纹化的特点，通过该结构可以有效减弱旋流火焰根部的湍流脉动，增强旋流火焰的稳定性，拓宽LDI多点喷射燃烧室的稳定工作边界。

为实现上述技术目的，本实用新型的文氏管流道壁面结构通过以下技术方案实现：

一种文氏管流道壁面结构，用以拓宽LDI多点喷射燃烧室的火焰稳定边界，所述LDI多点喷射燃烧室头部结构采用双轴向旋流器；所述双轴向旋流器包括第一、二级轴向旋流器，每级轴向旋流器中均设置有旋流叶片，第一、二级旋流叶片的旋转方向相同，所述第一级轴向旋流器装有气态燃料喷嘴，所述文氏管安装于所述第一、二级轴向旋流器之间；其特征在于，所述文氏管包括内流道壁面和外流道壁面，其中所述内流道壁面位于第一级轴向旋流器下游，所述外流道壁面位于第二级轴向旋流器下游；所述内、外流道壁面上均设置有锯齿形条纹结构，所述锯齿形条纹结构在垂直于文氏管流道中心线方向上的截面形状为锯齿形波；所述锯齿形条纹结构包括多个条纹，条纹形态沿壁面为螺旋状，沿流道壁面均匀布置，条纹旋转方向与流道上游旋流叶片旋转方向相同，内流道壁面上的条纹结构起始于所述文氏管内流道喉口截面或喉口截面下游一定距离的内流道壁面上，外流道壁面上的条纹结构起始于外流道入口或入口下游一定距离的外流道壁面上，内、外流道壁面上的条纹结构均终止于文氏管出口。

优选地，所述锯齿形条纹与文氏管流道中心线的夹角α为：