[发明专利]一种增强旋流可冷却的燃烧室头部文氏管结构

说明书

本发明提出的一种增强旋流可冷却的燃烧室头部文氏管结构，其包括：双级轴向旋流器、文氏管、文氏管冷却气流通道、文氏管旋流叶片、冷却小孔。双极轴向旋流器包括内外旋流器，内旋流器后连接着文氏管，内外旋流器中间壁面分两层，两层壁面中间构成文氏管冷却气流通道，文氏管内壁面周向均匀排列旋流叶片，旋流角度等于或大于内旋流器旋流角度，能够巩固或加强来流通过上游旋流器后形成的回流区，改善燃烧室的雾化性能，增加燃烧效率，减少燃烧室长度，文氏管冷却气流通道及文氏管内壁面的冷却小孔，能够通过对流冷却及气膜冷却的方式，大大降低文氏管壁面温度，提高文氏管使用寿命，抑制文氏管积碳，减少NOx排放，降低燃烧室污染。

技术领域

本发明属于燃气涡轮发动机领域，具体涉及一种增强旋流可冷却的燃烧室头部文氏管结构。

背景技术

在航空发动机燃烧室设计中，主燃烧室是发动机的“心脏”，是航空发动机的三大核心部件之一，主燃烧室性能的好坏直接决定了航空发动机的整体性能。针对于未来飞机性能的发展，现代航空发动机需要具有更高的推重比、更低的耗油率、更高的可靠性以及更低的全寿命期成本，因此，迫切需要设计研制出一种燃烧效率高、压损小、具有点火可靠和燃烧稳定性、工作寿命长、低排放和出口温度高且分布均匀的高压高性能燃烧室。而火焰筒是主燃烧室中最主要的部件，火焰筒头部结构和燃油喷射方式对流动特征、燃油雾化、油气混合、燃烧过程具有决定性影响，进而关乎到燃烧效率、压力损失、点火熄火性能、燃烧稳定性、出口温度分布、低排放性能等发动机燃烧室主要性能参数。

就目前而言，为了提高发动机燃烧室的燃烧性能及增加其稳定工作范围，并使燃烧室具有高效燃烧、压力损失小和良好的雾化掺混特性等的特点，其中关键一点在于如何改进燃烧室头部燃烧组织结构，燃烧室的头部结构和燃油雾化方式对燃油雾化、油气混合、燃烧过程具有决定性作用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提出一种增强旋流可冷却的燃烧室头部文氏管结构，与现有技术相比，本方案的优点是通过对旋流器文氏管结构的针对性设计，进一步加强文氏管对来流混气的旋流强度，以提高混气在回流区的掺混程度及雾化效果，对文氏管壁进行双层壁设计，通过气膜冷却的方式，降低文氏管壁温，抑制积碳，提高燃烧室寿命。

技术方案

本发明的目的在于提供一种增强旋流可冷却的燃烧室头部文氏管结构。

本发明技术方案如下：

一种增强旋流可冷却的燃烧室头部文氏管结构，包括：双级轴向旋流器、文氏管、文氏管冷却气流通道、文氏管旋流叶片、冷却小孔。其特征在于：双极轴向旋流器包括内旋流器和外旋流器，内旋流器后连接着文氏管，内外旋流器中间壁面分两层，两层壁面中间构成文氏管冷却气流通道，文氏管内壁面沿周向均匀分布有旋流叶片，文氏管具有收敛及扩张段，在文氏管收敛段的上下游沿周向均匀分布有数排冷却小孔。

所述内外旋流器，内旋流器旋流角度小于外旋流器旋流角度，内外旋流器中间壁面距离与旋流器壁厚相近，文氏管冷却气流通道截面形状与文氏管壁面截面形状相近，文氏管内壁面旋流叶片旋流角度等于或略大于内旋流器旋流角度，文氏管上下游冷却小孔成一角度倾斜穿透文氏管壁面。

本发明具有以下有益效果：

本发明提出的一种增强旋流可冷却的燃烧室头部文氏管结构，文氏管内壁面周向均匀排列的旋流叶片，旋流角度等于或大于内旋流器旋流角度，能够巩固或加强来流通过上游旋流器后形成的回流区，能够显著改善燃烧室的雾化性能，提高燃油和空气的掺混程度，增加燃烧效率，减少燃烧室长度，文氏管冷却气流通道及文氏管内壁面的冷却小孔，能够通过对流冷却及气膜冷却的方式，大大降低文氏管壁面温度，提高文氏管使用寿命，抑制文氏管积碳，减少NOx排放，降低燃烧室污染。

附图说明

图1：一种增强旋流可冷却的燃烧室头部文氏管结构整体结构示意图