一种强化掺混与火焰传播的燃烧室火焰稳定结构.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110686275A(43)申请公布日2020.01.14(21)申请号201910899896.4(22)申请日2019.09.23(71)申请人中国科学院工程热物理研究所地址100190北京市海淀区北四环西路11号(72)发明人邓爱明赵庆军胡斌赵巍隋秀明(74)专利代理机构北京锺维联合知识产权代理有限公司11579代理人黄利萍(51)Int.Cl.F23R3/18(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图3页(54)发明名称一种强化掺混与火焰传播的燃烧室火焰稳定结构(57)摘要本发明涉及一种强化掺混与火焰传播的燃烧室火焰稳定结构，应用在涡轮喷气发动机涡轮级间燃烧室及组合发动机加力燃烧室中，用以增强高速条件下的火焰稳定性，降低流动损失，提高燃料和氧化剂掺混均匀性并提高燃烧效率。本发明中，环形凹腔的前端壁面上设置非联通的扇形喷气孔，V型径向火焰稳定器的后端沿径向设置矩形喷气孔；凹腔的前端壁与V型径向稳定器的后端壁平齐；凹腔前端的燃料与扇形喷气孔后的空气掺混过程中被点燃，高温燃气回流进入凹腔。凹腔内的高温燃气径向上引燃V型径向稳定器回流区内可燃混合物，V型径向稳定器的高温燃气引燃稳定器之间的可燃混合物。在级间燃烧室中高温燃气与V型径向稳定器之间的低温燃料掺混，燃气温度逐渐降低。CN110686275ACN110686275A权利要求书1/2页1.一种强化掺混与火焰传播的燃烧室火焰稳定结构，包括燃烧室内筒体、燃烧室外筒体、设置在所述燃烧室内筒体上的一环形凹腔、以及设置在所述燃烧室内筒体与燃烧室外筒体之间的多个V型径向火焰稳定器，其特征在于，--所述环形凹腔为设置在所述燃烧室内筒体上的一环形内凹腔体，所述环形凹腔包括轴向前端壁、轴向后端壁和凹腔底壁，其中，所述轴向前端壁、轴向后端壁均与所述凹腔底壁基本呈垂直状态，且所述轴向前端壁的高度大于所述轴向后端壁的高度，所述凹腔底壁的轴向长度大于所述轴向前端壁的径向高度，使得所述环形凹腔形成一单回流区结构；所述轴向前端壁上沿周向均匀间隔设置多个离散的扇形喷气孔，且各所述扇形喷气孔在径向上靠近所述轴向前端壁的顶端设置，所述扇形喷气孔用以向所述环形凹腔内喷射空气；--所述多个V型径向火焰稳定器沿周向均匀设置在所述燃烧室内筒体与燃烧室外筒体之间，各所述V型径向火焰稳定器的后端壁至少基本与所述环形凹腔的轴向前端壁在轴向上保持平齐，且每一所述扇形喷气孔在周向上位于相邻两所述V型径向火焰稳定器之间；每一所述V型径向稳定器沿其高度方向的横截面整体呈一对称的V型结构，其内部形成一中空腔体，其前部尖端部分正对燃料来流方向，其后端开口处设置一位于其中心的矩形挡板，使得所述V型径向稳定器的后端形成两对称的矩形喷气孔，其内侧的中空腔体中引入空气并由设置在其后端的两所述矩形喷气孔喷出；--相邻两所述V型径向火焰稳定器之间的周向空间形成为燃料供应通道，燃料与所述扇形喷气孔喷射的空气在所述环形凹腔轴向前端掺混形成靠近所述环形凹腔顶部的第一可燃混合物，所述第一可燃混合物燃烧后形成第一高温燃气，在所述单回流区结构的作用下，所述第一高温燃气回流进入所述环形凹腔内，并基本沿所述环形凹腔的轴向前端壁沿径向上升，作为高温的稳定点火源将热量传递给新生成的所述第一可燃混合物以及第二可燃混合物；沿所述V型径向稳定器的侧壁流动的燃料与所述矩形喷气孔喷射的空气在所述V型径向稳定器的尾缘掺混形成所述第二可燃混合物，所述第二可燃混合物燃烧后形成第二高温燃气，所述第二高温燃气与第一高温燃气共同作为稳定的点火源，持续点燃所述V型径向稳定器下游的可燃混合物。2.根据上述权利要求所述的强化掺混与火焰传播的燃烧室火焰稳定结构，其特征在于，所述V型径向火焰稳定器的数量为18～24个。3.根据上述权利要求所述的强化掺混与火焰传播的燃烧室火焰稳定结构，其特征在于，各所述扇形喷气孔的喷孔方向为轴向。4.根据上述权利要求所述的强化掺混与火焰传播的燃烧室火焰稳定结构，其特征在于，所述扇形喷气孔的数量为18～24个。5.根据上述权利要求所述的强化掺混与火焰传播的燃烧室火焰稳定结构，其特征在于，所述凹腔底壁的轴向长度与所述轴向前端壁的径向高度之比为1.5～2。6.根据上述权利要求所述的强化掺混与火焰传播的燃烧室火焰稳定结构，其特征在于，所述凹腔底壁的轴向长度约为60mm。7.根据上述权利要求所述的强化掺混与火焰传播的燃烧室火焰稳定结构，其特征在2CN110686275A权利要求书2/2页于，所述V型径向火焰稳定器的周向宽度约为15mm。8.根据上述权利要求所述的强化掺混与火焰传播的燃烧室火焰稳定结构，其特征在于，所述环形凹腔上游的所述燃烧室内筒体与所述燃烧室外筒体之间形成为扩张通道，燃料进入所