[发明专利]一种气流诱导后台阶驻涡稳焰的分级燃烧室

权利要求书

1.一种气流诱导后台阶驻涡稳焰的分级燃烧室，其特征在于：包括主燃级流道(13)、后台阶预燃级(12)、主燃级直射式喷嘴(6)、预燃级气流诱导驻涡喷嘴(11)与电火花点火器(15)；主燃级直射式喷嘴(6)由一号进油口(24)与二号进油口(25)、集油腔(7)和喷射孔(23)组成；预燃级气流诱导驻涡喷嘴(11)由两个独立的集气室和两排喷孔，即氮气集气室(10)与预混气集气室(17)，氮气喷孔(26)与预混气喷孔(27)组成；空气进入燃烧室进口(1)后分流，分别进入主燃级流道(13)与预燃级预混通道(5)；燃油通过进油口(24)(25)进入集油腔(7)，然后由直射式喷射孔(23)将液态燃油横向喷入主燃级流道(13)，与主燃级气流掺混；甲烷气通过进气孔(8)进入预燃级预混通道(5)与预燃级气流掺混，形成预混气；氮气与甲烷/空气预混气分别进入氮气集气室(10)与预混气集气室(17)，由预混气喷孔(26)与氮气喷孔(27)斜向上喷入后台阶预燃级(12)，形成驻涡，用于稳定火焰；电火花点火器(15)位于甲烷/空气预混气喷射轨迹上，实现预燃级的点火启动；然后预燃级高温燃气引燃主燃级，实现液态燃油的在更宽的来流工况范围内高效、稳定燃烧。

2.根据权利要求1所述的一种气流诱导后台阶驻涡稳焰的分级燃烧室，其特征在于：燃烧室进口(1)进入的气流速度为5～80m/s，预混气喷孔(26)气流速度为5～20m/s，氮气喷孔(27)气流速度为2.5～10m/s。

3.根据权利要求1所述的一种气流诱导后台阶驻涡稳焰的分级燃烧室，其特征在于：主燃级流道(13)中气流与主燃级直射式喷嘴(6)喷射燃油动量比为10～90。

4.根据权利要求1所述的一种气流诱导后台阶驻涡稳焰的分级燃烧室，其特征在于：预燃级预混通道(5)中的空气与从进气孔(8)进入预燃级预混通道(5)甲烷气的体积流量之比为1.2～1.5。

5.根据权利要求1所述的一种气流诱导后台阶驻涡稳焰的分级燃烧室，其特征在于：主燃级直射式喷嘴(6)由3～4个直径为0.5～0.7mm的喷射孔(23)；预燃级气流诱导驻涡喷嘴(11)有两排15～20个直径为0.9～1.1mm的喷射孔，喷射孔间距离(28)与喷孔直径比值为6.5～7.5，预混气喷射角度(29)和氮气喷射角度(30)为45°～60°。

6.根据权利要求1所述的一种气流诱导后台阶驻涡稳焰的分级燃烧室，其特征在于：预燃级预混通道(5)的进气口到燃烧室进口(1)的距离(2)与主燃级流道(13)的长度(4)的比值为0.3～0.5；主燃级直射式喷嘴(6)到燃烧室进口(1)的距离(3)与主燃级流道(13)的长度(4)的比值为0.7～0.8。

7.根据权利要求1所述的一种气流诱导后台阶驻涡稳焰的分级燃烧室，其特征在于：后台阶预燃级(12)高度(21)与主燃级流道(13)的高度(20)比值为3～4；预混气喷孔(27)距主燃级流道(13)的距离(19)与主燃级流道(13)的高度(20)比值为2～3；燃烧室高度(22)与主燃级流道(13)的高度(20)比值为5～6；燃烧室上壁面扩张角(18)为20°～25°。

8.根据权利要求1所述的一种气流诱导后台阶驻涡稳焰的分级燃烧室，其特征在于：预混气喷孔(27)距后台阶预燃级(12)端面距离(16)与主燃级流道(13)的高度(20)的比值为0.1～0.15，以增强稳火。

9.根据权利要求1所述的一种气流诱导后台阶驻涡稳焰的分级燃烧室，其特征在于：电火花点火器(15)距后台阶预燃级(12)端面距离(14)与预混气喷孔(27)距后台阶预燃级(12)端面距离(16)的比值为6～7，以提高点火性能。