一种提高预燃室温度均匀性的结构及预燃室制造技术

一种提高预燃室温度均匀性的结构，包括排放冷却身部(2)、身部弯头(3)、身部三通(4)；所述排放冷却身部(2)为圆筒状，排放冷却身部(2)的一端开口，另一端设有格栅；所述排放冷却身部(2)与身部弯头(3)连接，排放冷却身部(2)的格栅靠近身部弯头(3)；所述身部弯头(3)与身部三通(4)连接；所述排放冷却身部(2)、身部弯头(3)和身部三通(4)作为一个整体，呈倒S状。本装置在以往燃烧室单一的圆柱形结构基础上，增加了格栅、弯头和三通结构，使燃气得以充分掺混，从而提高出口温度的均匀性。

【技术实现步骤摘要】
一种提高预燃室温度均匀性的结构及预燃室
本技术涉及一种提高预燃室温度均匀性的结构及预燃室，属于发动机动力系统。
技术介绍
预燃室是一种能够产生具备一定温度压力的燃烧气体的燃烧器，其产生的燃烧气体用于驱动下游涡轮做功。这种装置被广泛应用于航空航天、点火、燃烧等
现有的预燃室主要为圆柱形燃烧室结构，液氢液氧经预燃室内的喷嘴喷出后混合燃烧，由于喷嘴之间存在间隔，因此预燃室内存在多个混合燃烧点，加之燃烧产物可能为富氢或富氧状态，所以预燃室内的燃烧产物温度均匀性差；现有技术中圆柱形燃烧室内的燃烧产物直接进入下游的涡轮，这种结构的燃烧气体在进入下游涡轮前未进行掺混处理，致使温度均匀性差的燃气直接进入下游涡轮，造成下游组件工作不稳定。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的上述不足，提供了一种提高预燃室温度均匀性的结构及预燃室，通过改进预燃室的燃烧室结构形式，进而提高出口燃气的温度均匀性。为此，在燃烧室身部圆柱段末端增加格栅，并且在圆柱段后增加拐弯结构和三通结构。通过燃烧室结构形式的改进使燃气充分掺混，从而提高燃气温度的均匀性。本技术的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：一种提高预燃室温度均匀性的结构，包括排放冷却身部、身部弯头、身部三通；所述排放冷却身部为圆筒状，排放冷却身部的一端开口，另一端设有格栅；所述排放冷却身部与身部弯头连接，排放冷却身部的格栅靠近身部弯头；所述身部弯头与身部三通连接；所述排放冷却身部、身部弯头和身部三通作为一个整体，呈倒S状。上述提高预燃室温度均匀性的结构，所述格栅的剖面为圆弧形，所述格栅上设有通孔。上述提高预燃室温度均匀性的结构，所述格栅上设有多个通孔，所述多个通孔的总面积与排放冷却身部圆筒状横截面积之比不小于0.75。上述提高预燃室温度均匀性的结构，所述格栅上设有多个通孔，所述多个通孔的总面积为A，式中，Q为介质流量，Cd为流量系数，N为格栅面积系数，N的取值范围为2000～3500。上述提高预燃室温度均匀性的结构，所述格栅上的通孔按同心圆环分布，每个同心圆上的通孔均匀分布；所述通孔为圆形或椭圆形或多边形，当通孔为多边形时，多边形的内角倒圆角。上述提高预燃室温度均匀性的结构，所述格栅的剖面弧度小于π。上述提高预燃室温度均匀性的结构，所述身部弯头为90°弯头。上述提高预燃室温度均匀性的结构，所述身部弯头为渐缩形结构，所述身部弯头的入口横截面积与身部弯头的出口横截面积之比为1.8～2.2。一种预燃室，包括头部、排放冷却身部、身部弯头、身部三通；所述头部为球形腔结构；所述排放冷却身部为圆筒状，排放冷却身部的一端开口，另一端设有格栅；所述排放冷却身部的开口端与头部连接，排放冷却身部的格栅端与身部弯头连接；所述身部弯头与身部三通连接；所述排放冷却身部、身部弯头和身部三通作为一个整体，呈倒S状。上述预燃室，所述头部设有液氢接口和液氧接口，头部内设有喷注器，所述液氢接口和喷注器的氢喷嘴连通；所述液氧接口和喷注器的氧喷嘴连通。本技术相比于现有技术具有如下有益效果：(1)本技术在以往燃烧室单一的圆柱形结构基础上，增加了格栅、弯头和三通结构，使燃气得以充分掺混，从而提高出口温度的均匀性；(2)本技术的格栅结构，一方面用于扰流，提升了燃气温度的均匀性；另一方面尽可能增大通孔的总面积，避免阻挡燃烧产物向下游的流通；(3)本技术给出了格栅的具体设计尺寸，能够适用于不同介质流量和流量系数的工况；(4)本技术的身部弯头为渐缩形结构，能够促进燃烧产物在向下游流动的过程中进一步掺混；(5)本技术结构经试验验证，结果表明格栅、弯头、三通结构可以获得均匀的燃气温度，能够有效提高预燃室内燃气温度的温度均匀性。附图说明图1为本技术结构的组成示意图；图2为本技术结构的局部剖视图；图3为本技术格栅结构示意图的俯视图；图4为本技术格栅结构示意图的主视图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本技术作进一步详细的描述：一种预燃室，包括头部1、排放冷却身部2、身部弯头3、身部三通4。所述头部1为球形腔结构；所述头部1设有液氢接口5和液氧接口6，头部1内设有喷注器，所述液氢接口5和喷注器的氢喷嘴连通；所述液氧接口6和喷注器的氧喷嘴连通。所述排放冷却身部2为圆筒状，排放冷却身部2的一端开口，另一端设有格栅。格栅的剖面为圆弧形，格栅的剖面的弧度小于π；所述格栅上设有多个通孔。格栅上的通孔按同心圆环分布，每个同心圆上的通孔均匀分布；所述通孔为圆形或椭圆形或多边形，当通孔为多边形时，多边形的内角倒圆角。所述多个通孔的总面积与排放冷却身部2圆筒状横截面积之比不小于0.75；且多个通孔的总面积为A：式中，Q为介质流量，Cd为流量系数，N为格栅面积系数，N的取值范围为2000～3500。所述身部弯头3为90°弯头；身部弯头3为渐缩形结构，所述身部弯头3的入口横截面积与身部弯头3的出口横截面积之比为1.8～2.2。所述排放冷却身部2的开口端与头部1连接，排放冷却身部2的格栅端与身部弯头3连接；所述身部弯头3与身部三通4连接；所述排放冷却身部2、身部弯头3和身部三通4作为一个整体，呈倒S状。通过排放冷却身部2的末端增加格栅，并且在排放冷却身部2后增加身部弯头3及身部三通4的结构设计，可以使燃气经过格栅扰流，身部弯头3转弯，最后在身部三通4的腔体中充分掺混，提高燃气温度均匀性。实施例1：一种预燃室，包括头部1、排放冷却身部2、身部弯头3、身部三通4，如图1和图2所示。所述头部1为球形腔结构；所述头部1设有液氢接口5和液氧接口6，头部1内设有喷注器，所述液氢接口5和喷注器的氢喷嘴连通；所述液氧接口6和喷注器的氧喷嘴连通。所述排放冷却身部2为圆筒状，排放冷却身部2的上端开口，下端设有格栅。格栅的剖面为圆弧形，圆弧形的格栅有利于燃气的流通，降低流通阻力，本实施了中格栅的剖面的弧度为0.9π。所述格栅上设有多个通孔，多个通孔的存在有利于“打散”燃气，使燃气的掺混更为充分，提升温度的均匀性，格栅上的通孔按同心圆环分布，每个同心圆上的通孔均匀分布；本实施例中通孔为圆形，如图3和图4所示，本实施例中多个通孔的总面积与A排放冷却身部2圆筒状横截面积之比为0.85，该比值能够有效保证燃气的通过效率；且多个通孔的总面积为A：式中，Q为介质流量，Cd为流量系数，N为格栅面积系数，本实施例中N取值为2500。所述身部弯头3为90°弯头；身部弯头3为渐缩形结构，本实施例中身部弯头3的入口(即靠近排放冷却身部2的一端)横截面积与身部弯头3的出口(即靠近身部三通4的一端)横截面积之比为2.0，身部弯头3的渐缩形结构促进了燃气流通过程中的进一步掺混。所述排放冷却身部2的开口端与头部1连接，排放冷却身部2的格栅端与身部弯头3连接；所述身部弯头3与身部三通4连接；所述排放冷却身部2、身部弯头3和身部三通4作为一个整体，呈倒S状。工作过程中，液氧和液氢进入头部1燃烧，燃烧后的产物进入排放冷却身部2，经排放冷却身部2的末端格栅扰流后，进入身部弯头3，最后通过身部三通4，进入下游组件。格栅的结构设计可以使燃烧室中心区主流燃气产生扰动，“打散”主流燃气，有助于燃气的掺混。燃气通过格栅后，还需通过90°身部弯头3和身本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高预燃室温度均匀性的结构，其特征在于：包括排放冷却身部(2)、身部弯头(3)、身部三通(4)；所述排放冷却身部(2)为圆筒状，排放冷却身部(2)的一端开口，另一端设有格栅；所述排放冷却身部(2)与身部弯头(3)连接，排放冷却身部(2)的格栅靠近身部弯头(3)；所述身部弯头(3)与身部三通(4)连接；所述排放冷却身部(2)、身部弯头(3)和身部三通(4)作为一个整体，呈倒S状。

【技术特征摘要】
1.一种提高预燃室温度均匀性的结构，其特征在于：包括排放冷却身部(2)、身部弯头(3)、身部三通(4)；所述排放冷却身部(2)为圆筒状，排放冷却身部(2)的一端开口，另一端设有格栅；所述排放冷却身部(2)与身部弯头(3)连接，排放冷却身部(2)的格栅靠近身部弯头(3)；所述身部弯头(3)与身部三通(4)连接；所述排放冷却身部(2)、身部弯头(3)和身部三通(4)作为一个整体，呈倒S状。2.根据权利要求1所述的一种提高预燃室温度均匀性的结构，其特征在于：所述格栅的剖面为圆弧形，所述格栅上设有通孔。3.根据权利要求2所述的一种提高预燃室温度均匀性的结构，其特征在于：所述格栅上设有多个通孔，所述多个通孔的总面积与排放冷却身部(2)圆筒状横截面积之比不小于0.75。4.根据权利要求2所述的一种提高预燃室温度均匀性的结构，其特征在于：所述格栅上设有多个通孔，所述多个通孔的总面积为A，式中，Q为介质流量，Cd为流量系数，N为格栅面积系数，N的取值范围为2000～3500。5.根据权利要求2所述的一种提高预燃室温度均匀性的结构，其特征在于：所述格栅上的通孔按同心圆环分布，每个同心圆上的通孔均匀分布；所述通孔为圆形或椭圆形或多边形，当通孔为多...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛旭东，丁兆波，潘刚，聂嵩，姬威信，王天泰，赵世红，刘倩，刘鑫鹏，孙纪国，郑孟伟，许晓勇，王娟，
申请(专利权)人：北京航天动力研究所，
类型：新型
国别省市：北京,11