微型发动机燃烧室环形凹凸壁面螺旋式蒸发管.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CN106678874A(43)申请公布日2017.05.17(21)申请号201611027848.9(22)申请日2016.11.18(71)申请人西北工业大学地址710072陕西省西安市碑林区友谊西路127号(72)发明人张群黎超超寇睿李承钰宋亚恒李逸飞(51)Int.Cl.F23R3/32(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称微型发动机燃烧室环形凹凸壁面螺旋式蒸发管(57)摘要本发明提供了一种微型发动机燃烧室环形凹凸壁面螺旋式蒸发管，包括环形凹凸壁面设计和螺旋式外形。在蒸发管内壁面合理设计环形内凹结构，内壁面空间利用率得以增加，燃油混气流经蒸发管，在凹腔内形成回流区，速度减小，燃油与空气混合空间增大，在蒸发管内的停留时间增加，混气与蒸发管壁面的接触面积增大，对换热有增强作用；在凹腔同位置蒸发管外壁面设计环形凸台，能够保证蒸发管强度的同时，能够增强火焰筒内高温气流与蒸发管换热，提高蒸发管内温度；外形设计为螺旋式，较直筒型，燃油在蒸发管内停留时间得到增加，壁面面积增加，换热效果加强，这些都使微型发动机燃烧室蒸发管内燃油雾化蒸发效果得到增强。CN106678874ACN106678874A权利要求书1/1页1.微型发动机燃烧室环形凹凸壁面螺旋式蒸发管，包括蒸发管内壁面环形内凹结构及外壁面凸台结构和外形螺旋式，其特性在于：在蒸发管生成均匀分布的内壁面环形内凹结构及外壁面环形凸台结构和采用螺旋式外形。2.根据权利要求1所述环形凹凸壁面螺旋式蒸发管，其特征在于：蒸发管内壁面环形内凹结构深度为0.5～2mm，环形宽度为0.5～3mm，均匀分布在蒸发管内。环形内凹结构的具体尺寸应根据蒸发管的整体尺寸进行比例分配，在满足强度要求的前提下，对壁面内凹进行尺寸设置。3.根据权利要求1或2所述环形内凹壁壁面螺旋式蒸发管，其特征在于：在内壁凹腔结构的同等位置进行外壁面设置环形凸台结构，环形凸台结构尺寸外高度为0.5～2mm，宽度为0.5～3mm，具体尺寸应根据蒸发管具体尺寸进行分配，所处位置与环形内凹结构处于同一位置，均匀分布在蒸发管外壁面上，从而能够保证蒸发管强度。4.根据权利要求1至3所述蒸发管壁面结构设计方案，其特征在于：蒸发管环形内凹外凸结构在轴向方向进行等距分布，整个蒸发管分布的数量为5～50个，具体分布情况根据实际的蒸发管尺寸进行调整设计。5.根据权利要求1所述蒸发管，其特征在于：外形采用螺旋式，螺距为30～60mm，直径为30～50mm，形成的螺旋圈数为1～3个，具体的尺寸根据实际蒸发管尺寸进行设计。2CN106678874A说明书1/3页微型发动机燃烧室环形凹凸壁面螺旋式蒸发管技术领域[0001]本发明属于微型发动机燃烧室领域，具体涉及一种新型蒸发管设计并能有效改善燃烧室内燃油雾化蒸发效果，从而提高微型燃烧室内的燃烧效率。背景技术[0002]近年来，微型动力系统已成为国内研究热点，微型发动机也成为最有前途的动力之一，它具有体积小、重量轻、输出能量大、密度高等优点。美国国防部预研计划局的小尺寸动力系统计划中，重点支持推力在0.1到100N之间的微型涡轮发动机的相关研究技术；日本正在研制功率为100W的微型涡轮发动机；中国台湾和国内的南京航空航天大学、北京航空航天等单位也相继对这部分进行研究。[0003]微型燃烧室的设计直接影响微型发动机的性能好坏。与常规尺度燃烧室相比，此种燃烧室具有特征尺寸小和面容比大的特点，致使气流停留时间段、散热损失大，从而导致燃烧不稳定现象的出现。在厘米级燃烧室研究方面，美国处于领先地位，而国内的研究相对较为少，国内外虽然开展了微型燃烧室的相关研究工作，但对于微型燃烧室的流动特征和性能的研究较少，具有较大前景。[0004]新一代微型发动机采用的燃烧室主要有两种：直流环形燃烧室和回流环形燃烧室。两者对比分析，高性能微型发动机采用直流环形燃烧室是主流发展方向。这种微型直流环形燃烧室受到空间布局的限制，在燃油雾化、蒸发方面一般采用结构简单、供油压力低的蒸发管供油。液体燃料经过蒸发管时，逐渐蒸发为气态，在燃烧之前和蒸发管里面的空气已经初步掺混，这样缩短了气流在燃烧室滞留的时间，并且能够较好的燃烧，采用此种方式供油方式可以在较短的燃烧停留时间条件下获得较高的燃烧性能。[0005]想要获得高性能的燃烧室性能，微型燃烧室内的蒸发管的设计至关重要。不同结构形式的蒸发管，燃油雾化蒸发的效果不一样，大部分微型燃烧室采用的蒸发管为直筒、T或者L型结构形式，能够一定程度的提高燃烧效率，但效果较差，这方面的研究还有待提高，蒸发管结构设计具有研究前景，良好的蒸发管结构设计对燃烧室性能提高有很大促进作用发明内容[0006]本发明所要解决