基于空气分级反向射流技术的双凹腔火焰稳定燃烧装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种基于空气分级反向射流技术的双凹腔火焰稳定燃烧装置，包括共轴线顺序连接的二次空气进气分流预热段、火焰稳定凹腔段、旋流式斜缝反向射流段和渐扩渐缩出口段。本发明专利技术在装置头部采用分流板，主流通道壁面采用旋流式斜缝反向射流进气和渐扩渐缩出口段，将燃烧室内燃烧区进行分割，分流板两侧的斜孔进气进入凹腔内，与凹腔前后壁面进气进行掺混扰动，促进凹腔内主燃区的燃烧过程，分流板中心进气与两股旋流式斜缝反向射流进气形成的气流墙，将主流通道内燃烧区分割为三个燃烧区，使得在进气量较大时仍能保证火焰良好的稳定性，提高燃烧效率，拓宽了装置的稳燃范围，同时温度沿轴向分布更加均匀，避免了局部温度过高，延长了使用寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及发动机燃烧控制
，具体涉及一种基于空气分级反向射流技术的双凹腔火焰稳定燃烧装置。
技术介绍
发动机作为广泛应用的动力机械，已经渗入到各个主要的经济部门，其应用领域涉及海、陆、空等多个方面，服务对象惠及军用、民用。燃烧室是发动机的重要组成部分，发展稳定高效低污染发动机燃烧室是研究者追求的目标。由于燃烧室内燃料处于高速流动中，燃料点火、混合和燃烧通常比较困难，现有技术中，为使燃料更加顺利点火，通常会在点火区域设置凹腔。气流流过凹腔会在凹腔内形成回流区，回流区作用下，火焰始终驻留在凹腔内，该区域作为稳定的点火源持续点燃来流新鲜燃料，并不断促进未燃尽气体的燃烧。凹腔在燃烧室中集燃料喷注、混合增强及火焰稳定作用于一身，在提高发动机性能方面发挥了重要的作用。但是，本申请的专利技术人经过研究发现，带有凹腔的发动机也存在如下缺陷：第一、传统带有凹腔的燃烧室，主流直通道进气方式下，凹腔底部形成的燃烧区较为稳定，凹腔上部的燃烧区不够稳定，燃料
燃烧效率仍待提高；第二、现有的燃烧室采用单一进气口，燃料在凹腔内部的停留时间不长，造成燃料燃烧不充分；第三、凹腔内未燃尽气体进入主流通道，燃烧区逐渐向燃烧室后方移动，容易造成燃烧室内局部温度过高，温度分布不均匀的情况；第四、现有发动机燃烧室内进气量较小时，燃烧较为稳定，而高功率燃烧装置要求的大流量与吹熄现象存在矛盾。
技术实现思路
针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一种基于空气分级反向射流技术的双凹腔火焰稳定燃烧装置，该装置在保证燃料高效稳定燃烧的同时，通过控制燃烧室内燃烧区，使燃烧室内温度分布更加均匀。为了解决上述技术问题，本专利技术采用了如下的技术方案：一种基于空气分级反向射流技术的双凹腔火焰稳定燃烧装置，包括共轴线顺序连接的二次空气进气分流预热段、火焰稳定凹腔段、旋流式斜缝反向射流段和渐扩渐缩出口段；其中，所述二次空气进气分流预热段包括二次空气入口及安装于燃烧装置头部的W型分流板，所述分流板的中心区域为凹型并开设有与中心轴线平行的长条形直孔，所述分流板的两侧区域开设有与中心轴线成12°～18°夹角的圆形斜孔；所述火焰稳定凹腔段包括相对配置的上部火焰稳定凹腔和下部
火焰稳定凹腔，所述上部火焰稳定凹腔和下部火焰稳定凹腔的后壁面均设有至少一个一次空气喷孔，凹腔的前壁面均设有至少一个燃料气喷孔，且所述一次空气喷孔和燃料气喷孔交错布置；所述旋流式斜缝反向射流段包括安装在主流通道上的上三次空气喷孔和下三次空气喷孔，所述上下三次空气喷孔均为旋流式斜缝反向射流喷孔，其进气方向与主气流方向相反，且安装成与中心轴线成30°～60°夹角；所述渐扩渐缩出口段包括渐扩渐缩通道和燃烧室出口，所述渐扩渐缩通道中的渐扩入口当量直径大于渐缩出口当量直径。与现有技术相比，本专利技术提供的基于空气分级反向射流技术的双凹腔火焰稳定燃烧装置，燃烧装置头部采用W型分流板，主流通道壁面采用旋流式斜缝反向射流进气和渐扩渐缩出口段，将燃烧室内燃烧区进行分割，分流板两侧的斜孔进气进入凹腔内，与凹腔前后壁面进气进行掺混扰动，促进凹腔内主燃区的燃烧过程；分流板轴向(即中心)进气与两股旋流式斜缝反向射流进气形成的气流墙，将主流通道内燃烧区分割为三个燃烧区，使得在进气量较大时仍能保证火焰良好的稳定性，提高燃烧效率，拓宽了燃烧装置的稳燃范围；同时温度沿轴向分布更加均匀，避免了局部温度过高，延长了燃烧装置的使用寿命，进一步拓宽了燃烧装置的应用范围。进一步，所述分流板采用具有强蓄热功能的陶瓷材料。进一步，所述分流板的中心区域设有多列长条形直孔，中间的长条形直孔孔径较大且分布密集，中间两侧的长条形直孔孔径较小且分
布稀疏；所述分流板的两侧区域设有多列圆形斜孔，且靠近所述分流板边缘的圆形斜孔分布较密集。进一步，所述凹腔后壁面的一次空气喷孔靠近凹腔顶部，所述凹腔前壁面的燃料气喷孔靠近凹腔底部。进一步，所述一次空气喷孔预设的进气速度是燃料气喷孔预设的进气速度的1～2倍。进一步，所述凹腔前壁面燃料气、凹腔后壁面一次空气和部分二次空气在凹腔内相互扰动，在凹腔内形成主燃烧区。进一步，所述凹腔后壁面与凹腔前壁面的高度比为1～1.2，所述凹腔长度与凹腔前壁面的高度比为1～1.4。进一步，所述斜缝反向射流段、斜缝反向射流段的两股三次空气和分流板中心二次空气形成的扁平状气流相互交叉对冲扰动，气流扰动形成的气流墙将主流通道燃烧区分割成三个区域：两个二次燃烧区和一个反向回流燃尽区。进一步，所述一次空气喷孔、二次空气入口和三次空气喷孔预设的空气进气量比为3：4：4。进一步，所述二次空气入口渐扩段与火焰稳定凹腔后壁面，以及火焰稳定凹腔前壁面与主流通道均采用倒角圆弧连接。附图说明图1是本专利技术提供的基于空气分级反向射流技术的双凹腔火焰稳定燃烧装置的剖面结构示意图。图2是本专利技术提供的二次空气入口分流板左视结构示意图。图中，11、二次空气入口；12、分流板；121、长条形直孔；122、圆形斜孔；21、上部火焰稳定凹腔；22、下部火焰稳定凹腔；23、一次空气喷孔；24、燃料气喷孔；31、上三次空气喷孔；32、下三次空气喷孔；41、渐扩渐缩通道；42、燃烧室出口。具体实施方式为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本专利技术。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“径向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。请参考图1和图2所示，本专利技术提供一种基于空气分级反向射流技术的双凹腔火焰稳定燃烧装置，包括共轴线顺序连接的二次空气进气分流预热段、火焰稳定凹腔段、旋流式斜缝反向射流段和渐扩渐缩出口段；其中，所述二次空气进气分流预热段包括二次空气入口11及安装于燃烧装置头部的W型分流板12，所述分流板12的中心区域为凹型并
开设有与中心轴线平行的长条形直孔121，所述分流板12的两侧区域开设有与中心轴线成12°～18°夹角的圆形斜孔122；所述火焰稳定凹腔段包括相对配置的上部火焰稳定凹腔21和下部火焰稳定凹腔22，所述上部火焰稳定凹腔21和下部火焰稳定凹腔22的后壁面均设有至少一个一次空气喷孔23，凹腔的前壁面均设有至少一个燃料气喷孔24，且所述一次空气喷孔23和燃料气喷孔24交错布置；所述旋流式斜缝反向射流段包括安装在主流通道上的上三次空气喷孔31和下三次空气喷孔32，所述上下三次空气喷孔均为旋流式斜缝反向射流喷孔，其进气方向与主气流方向相反，且安装成与中心轴线成30°～60°夹角；所述渐扩渐缩出口段包括渐扩渐缩通道41和燃烧室出口42，所述渐扩渐缩通道41中的渐扩入口当量直径大于渐缩出口当量直径。与现有技术相比，本专利技术提供的基于空气分级反向射流技术的双凹腔火焰稳定燃烧装置，燃烧装置头部采用W型分流板，主流通道壁面采用旋流式斜缝反向射本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于空气分级反向射流技术的双凹腔火焰稳定燃烧装置，其特征在于，包括共轴线顺序连接的二次空气进气分流预热段、火焰稳定凹腔段、旋流式斜缝反向射流段和渐扩渐缩出口段；其中，所述二次空气进气分流预热段包括二次空气入口及安装于燃烧装置头部的W型分流板，所述分流板的中心区域为凹型并开设有与中心轴线平行的长条形直孔，所述分流板的两侧区域开设有与中心轴线成12°～18°夹角的圆形斜孔；所述火焰稳定凹腔段包括相对配置的上部火焰稳定凹腔和下部火焰稳定凹腔，所述上部火焰稳定凹腔和下部火焰稳定凹腔的后壁面均设有至少一个一次空气喷孔，凹腔的前壁面均设有至少一个燃料气喷孔，且所述一次空气喷孔和燃料气喷孔交错布置；所述旋流式斜缝反向射流段包括安装在主流通道上的上三次空气喷孔和下三次空气喷孔，所述上下三次空气喷孔均为旋流式斜缝反向射流喷孔，其进气方向与主气流方向相反，且安装成与中心轴线成30°～60°夹角；所述渐扩渐缩出口段包括渐扩渐缩通道和燃烧室出口，所述渐扩渐缩通道中的渐扩入口当量直径大于渐缩出口当量直径。

【技术特征摘要】
1.基于空气分级反向射流技术的双凹腔火焰稳定燃烧装置，其特征在于，包括共轴线顺序连接的二次空气进气分流预热段、火焰稳定凹腔段、旋流式斜缝反向射流段和渐扩渐缩出口段；其中，所述二次空气进气分流预热段包括二次空气入口及安装于燃烧装置头部的W型分流板，所述分流板的中心区域为凹型并开设有与中心轴线平行的长条形直孔，所述分流板的两侧区域开设有与中心轴线成12°～18°夹角的圆形斜孔；所述火焰稳定凹腔段包括相对配置的上部火焰稳定凹腔和下部火焰稳定凹腔，所述上部火焰稳定凹腔和下部火焰稳定凹腔的后壁面均设有至少一个一次空气喷孔，凹腔的前壁面均设有至少一个燃料气喷孔，且所述一次空气喷孔和燃料气喷孔交错布置；所述旋流式斜缝反向射流段包括安装在主流通道上的上三次空气喷孔和下三次空气喷孔，所述上下三次空气喷孔均为旋流式斜缝反向射流喷孔，其进气方向与主气流方向相反，且安装成与中心轴线成30°～60°夹角；所述渐扩渐缩出口段包括渐扩渐缩通道和燃烧室出口，所述渐扩渐缩通道中的渐扩入口当量直径大于渐缩出口当量直径。2.根据权利要求1所述的基于空气分级反向射流技术的双凹腔火焰稳定燃烧装置，其特征在于，所述分流板采用具有强蓄热功能的陶瓷材料。3.根据权利要求1所述的基于空气分级反向射流技术的双凹腔火焰稳定燃烧装置，其特征在于，所述分流板的中心区域设有多列长条形直孔，中间的长条形直孔孔径较大且分布密集，中间两侧的长条形直孔孔径较小且分布稀疏；所述分流板的两侧区域设有多列圆形斜孔，且靠近所述分流板边缘的圆形斜孔分布较密集。4.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫云飞，郭红艳，崔宇，冯帅，李龙，许卿云，张力，杨仲卿，蒲舸，唐强，陈艳容，冉景煜，丁林，秦昌雷，杜学森，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50