[发明专利]一种带涡流发生器的波浪尾缘支板火焰稳定器

说明书

本发明涉及一种带涡流发生器的波浪尾缘支板火焰稳定器，波浪尾缘支板火焰稳定器主要由前缘、平直段、V型波浪尾缘组成，在平直段两侧面都布置有3～5个楔形涡流发生器，楔形涡流发生器与V型波浪尾缘的波峰对齐。本发明的优点和取得的有益效果为：采用该带涡流发生器的波浪尾缘支板火焰稳定器，火焰稳定性能好，火焰传播速度快，流阻损失小，燃烧效率高。

技术领域

本发明涉及一种带涡流发生器的波浪尾缘支板火焰稳定器，其可用于高推重比航空发动机的一体化加力燃烧室，属于航空技术领域。

背景技术

新一代加力涡扇发动机追求高的推重比，在加力燃烧室方面，就要求零部件简洁，冷态流阻损失低，加力段长度占比小，同时加力燃烧效率高。加力燃烧室采用火焰稳定器稳定火焰组织燃烧，火焰稳定器的性能是加力燃烧室性能的决定性影响因素。新一代加力涡扇发动机大多采用整流支板与火焰稳定器一体化设计的一体化加力燃烧室。但常规支板火焰稳定器产生卡门涡街型回流涡，其回流涡稳定性较差，会导致局部不稳定的燃烧。

因加力段长度占比小，燃油喷射到火焰稳定器后缘距离相应变小，在被点燃前燃油雾化、蒸发和掺混不充分，容易导致燃烧不稳定，与回流涡导致的不稳定燃烧叠加后，会放大燃烧不稳定问题，进而影响燃烧反应进程；火焰稳定器后缘到喷管出口距离相应变小，燃烧段变短，火焰稳定器后回流区火焰在横向来不及传遍整个燃烧室，部分油气混合物未被充分燃烧，部分油气混合物未参与燃烧而被直接排出，因而严重影响了加力燃烧效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带涡流发生器的波浪尾缘支板火焰稳定器，在波浪尾缘支板火焰稳定器两侧面布置楔形涡流发生器，以提高火焰稳定性和火焰传播速度，减小流阻损失，增大燃烧效率。

本发明通过如下技术方案实现。

一种带涡流发生器的波浪尾缘支板火焰稳定器，在波浪尾缘支板火焰稳定器两侧面都布置3～5个楔形涡流发生器。

进一步，所述的波浪尾缘支板火焰稳定器，弦向平均长90～150mm，展长由具体发动机确定，主要由前缘、平直段、V型波浪尾缘组成，前缘为椭圆型面，椭圆长轴尺寸是短轴的1.75～2.5倍，前缘与平直段相切连续，平直段宽18～28mm，V型波浪尾缘宽24～36mm，V型波浪尾缘各处横截面形状相同，前V形型面夹角55°～70°，后V形型面夹角100°～150°，V型波浪尾缘侧面宽1.5～3mm。

进一步，所述的V型波浪尾缘含3～5个波长，在波谷位置起始和终止，波浪形为在锯齿形波的波峰和波谷倒圆角得到，圆角半径15～30mm，锯齿形波振幅为6～15mm。

进一步，所述的楔形涡流发生器高7～13mm，底面三角形和斜面三角形底边重合，都为等腰三角形，底边长32～40mm，底面三角形高35～45mm，斜面三角形在支板弦向高27～34mm，楔形涡流发生器与V型波浪尾缘的波峰对齐，底面三角形底边与支板前缘平行，距支板前缘45～55mm。

与现有技术相比，本发明的优点和取得的有益效果为：

第一，火焰稳定性能好。常规支板火焰稳定器产生卡门涡街型回流涡，其回流涡稳定性较差，使支板火焰稳定器尾流区无规律分布。将常规支板火焰稳定器的V型尾缘改成V型波浪尾缘，V型波浪尾缘后产生K-H型回流涡，且回流涡在展向有分量，波峰、波谷回流区之间存在热质对流传输，因而火焰稳定性能好。

第二，火焰传播速度快。相比常规支板火焰稳定器，波浪尾缘支板火焰稳定器的波谷回流区变宽，波峰回流区变窄，涡流发生器诱导的流向涡位于波峰回流区两侧，能强化回流与两侧主流之间的热质对流传输，且回流涡在展向有分量，从而波峰、波谷回流区之间存在热质对流传输，这些都加大了火焰传播速度。