[发明专利]一种径向内燃波转子涡轴发动机实验装置

说明书

本发明公开了一种径向内燃波转子涡轴发动机实验装置，包括包括径向内燃波转子、外支撑架、油环、机匣、进气环、排气环、内支撑架、第一至第二轴承、以及第一至第二转轴座。本发明中来流空气是从波转子燃烧室外侧流入，高温燃气是从内侧流出，来自压气机的气流与油环内喷出的燃油掺混形成预混气体，通过进气环上不同相位差角度的进气窗口流入各组燃烧通道内；进气环上的点火器对燃烧通道内的混气点火进行等容燃烧；燃烧完的高温高压气体从排气环径向排出后通过弯管支撑架的弯曲流道使径向流出的燃烧后气体沿轴向流出，推动涡轮作功。本发明采用等容燃烧的径向波转子代替传统涡轴发动机的等压燃烧室，有效提高了热力循环效率并增大输出功。

技术领域

本发明涉及新型航空发动机非定常增压燃烧技术领域，尤其涉及一种径向内燃波转子涡轴发动机实验装置。

背景技术

随着能源需求的增长，更高效的燃烧动力发动机装置变得越来越有吸引力。在这些发动机中，燃气轮机发动机仍然是主要的选择，在地面发电系统和飞行器推进等应用发挥重要作用，并且在开发能够增强当前设计、材料和制造工艺的技术方面不断取得进展。然而，由于叶轮机械的气动性能已经很好，仅仅想通过优化各部件的性能来提高发动机的总体性能已经不能满足要求，所以可以通过改变热力循环来提高循环热效率。目前，有潜力来改善热力循环的措施就是利用定容加热和激波增压的内燃波转子发动机，它利用不稳定波来转换能量，从根本上提高燃气轮机的循环效率，产生更多的有用功。

专利“一种基于相对运动的简化内燃波转子实验装置”，专利号：CN201410605584.5发明一种轴向内燃波转子实验装置，装置中通道是静止的，而密封盘是旋转的，方便采集数据；而专利“内燃波转子涡轴发动机”，专利号：CN201610873096.1提出将内燃波转子应用于压气机和涡轮之间代替传统的等压燃烧室，考虑了波转子实际的安装和固定。

现有发明主要是针对轴向波转子的研究，其轴向尺寸较大，而传统燃烧室空间尺寸有限，想要替代传统燃烧室结构，需要尺寸更加紧凑的结构，径向内燃波转子其最大的特点就在于结构紧凑，可以充分利用轴向距离进行增压燃烧输出有效功。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种径向内燃波转子涡轴发动机实验装置。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种径向内燃波转子涡轴发动机实验装置，包括径向内燃波转子、外支撑架、油环、机匣、进气环、排气环、内支撑架、第一轴承、第二轴承、第一转轴座和第二转轴座；

所述径向内燃波转子包含第一转轴、燃烧环和第二转轴，其中，所述第一转轴、第二转轴结构相同，为两端开口的空心圆柱体；所述燃烧环为两端开口的空心圆柱体，其内壁直径小于第一转轴内壁直径、外壁直径大于第一转轴外壁直径，且燃烧环的外壁上设有M排等距的贯穿至其内壁的燃烧通道，每排燃烧通道均包含N个周向均匀设置的燃烧通道，M为大于等于1的自然数，N为大于等于2的自然数；所述第一转轴、燃烧环、第二转轴依次同轴固连；

所述外支撑架包含环部、渐变部和筒部，其中，所述环部呈圆环状，所述筒部为两端开口的空心圆柱体；所述筒部外壁的直径小于环部内壁的直径且筒部位于环部下游；所述渐变部外侧和所述环部内壁相连，内侧和所述筒部上游一端相连，使得环部到筒部呈弧面过渡；

所述机匣包含外壳体、过渡壳体和内壳体，所述外壳体、内壳体均为两端开口的空心圆柱体，外壳体内壁的直径大于内壳体外壁的直径；所述过渡壳体外侧和所述外壳体位于下游的一端密闭同轴固连、内侧和所述内壳体位于上游的一端密闭同轴固连；

所述内支撑架包含固定部和导气部，其中，所述固定部为两端开口的空心圆柱体，其外壁直径等于内壳体内壁直径，和所述内壳体同轴固连；所述导气部为径向截面呈U形的环形，设置在固定部上游，且导气部外侧的端部和所述固定部上游的端部同轴固连，使得导气部的开口朝向下游；

所述第一轴承座固定在所述外支撑架环部下游的端面上，第二轴承座固定在所述过渡壳体内；