一种扩张段做凹槽处理的文氏管制造技术

本发明专利技术提供了一种扩张段做凹槽处理的文氏管设计方案，此方案可以有效促进燃油的破碎雾化，形成良好的油雾场。如附图1中所示，扩张段做凹槽处理的文氏管结构，燃油经离心喷嘴喷射到文氏管的内壁上并形成油膜。油膜在一级旋流器进入气流的推动下向扩张段运动，油膜在文氏管的扩张段每经过一个凹槽都会发生一次扰动，促使油膜发生变形被拉伸变薄，因此当油膜运动到文氏管的出口时，油膜就更易于发生破碎雾化。从而在火焰筒内形成良好的雾化场，这为燃烧室高效工作提供了一个重要的前提条件。

【技术实现步骤摘要】
一种扩张段做凹槽处理的文氏管
本专利技术属于燃气涡轮发动机领域，具体涉及一种扩张段做凹槽处理的文氏管，可以有效增强液膜破碎雾化的结构。
技术介绍
当今航空发动机主燃烧室的燃油雾化主要依靠燃油喷嘴和旋流器，未来航空发动机逐渐向着大推力、低污染的性能要求发展，这就对主燃烧室的燃烧性能提出了更高的要求，而得到一个良好的燃油雾化场必然是未来工作的重点研究对象。据目前的研究来看，文氏管和套筒配合旋流器以及合适的燃油喷嘴可以有效的提高燃油的雾化效果。文氏管是一个先收缩后扩张的圆形管件，它不但可以防止燃油喷嘴上形成积碳，促进油膜的破碎雾化，还可以控制喷雾场下游的油雾浓度分布呈现典型的锥状分布。它的工作原理是：燃油喷嘴将燃油喷射在文氏管喉部形成油膜，油膜在一级旋流器的气流推动下，沿着文氏管的内壁面顺流至文氏管唇口处被双级旋流器的空气剪切实现雾化。进入燃烧室的燃油主要以油雾或气态形式烧掉。航空发动机燃烧室的尺寸小、内部流速快、燃油停留的时间短，因此对燃油雾化场有很高的要求。目前学者对于文氏管结构的研究，主要将目标集中在文氏管吼道面积、燃油喷嘴出口到吼道的距离以及出口扩张角等参数。对于文氏管与旋流器的配合，文氏管与套筒的配合也有大量的研究。结果表明文氏管的存在可以提供更规则的旋流流场，可以调节燃烧室的进口压力，有利于稳定燃烧室流场。对于燃油雾化，以及促进火焰的稳定有着良好的作用。在燃油雾化方面，目前存在的问题主要表现为燃油雾化的粒度不够细，油雾场分布不均匀。这些问题导致后续的燃烧过程中燃油不能及时的燃烧，造成燃烧室内部件积碳。燃烧不充分，尾气中NOX的含量增多，不利于环保。积碳增多还会引发一系列的不良反应，严重时会造成发动机故障。所以为了满足航空发动机日益增长的性能要求，首先要得到一个良好的燃油雾化场，本专利技术的这种新型的文氏管结构能有效的促进燃油雾化。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提出一种能有效促进燃油雾化效果的文氏管新型结构的技术方案。本方案中文氏管收缩段内壁为圆弧过渡，但是在扩张段做环形凹槽处理。经喷嘴喷射到文氏管上的油膜在凹槽处理过的扩张段上由于凹槽的存在，油膜每经过一个凹槽都会发生一次扰动，油膜携带的能量增加，油膜会发生较大幅度的波动，从而使得油膜被拉伸变薄。油膜所含的动能越大、厚度越薄，越利于破碎雾化，因此本专利技术有利于提高燃油的雾化效果。技术方案本专利技术的目的在于提供一种扩张段做凹槽处理的文氏管结构设计方案。本专利技术技术方案如下：一种扩张段做凹槽处理的文氏管结构设计方案，包括文氏管扩张段的结构参数设置，以及文氏管与旋流器的配合设计。所述的扩张段做凹槽处理的文氏管，在文氏管扩张段环腔里环形凹槽沿内壁分布，凹槽的个数、每个凹槽的尺寸参数以及凹槽沿轴向的分布根据实际要求可做调整。凹槽的个数为1～4个，凹槽的深度在0.5mm～1.5mm之间，凹槽的宽度在1mm～3mm之间，相邻的俩个凹槽之间的距离在0.5mm～3mm之间。环形凹槽在扩张段内的分布可采用均匀分布，也可采用不均匀的分布，凹槽的结构参数可设置为相同的，也可设置为不同的。具体如何分布可根据实际需求做出合理的调整。所述的扩张段做凹槽处理的文氏管，可与双级旋流器配合使用，也可与三级旋流器配合使用，在配合的过程中具体的结构参数可根据实际要求做出合理的调整。本专利技术具有以下有益效果：对于扩张段做凹槽处理的文氏管，燃油经离心喷嘴喷射到文氏管内壁面上形成油膜。油膜在经过凹槽处理过的扩张段时，由于凹槽的存在，使得油膜每经过一个凹槽就给油膜带来一次扰动，而且油膜在这种凹槽处理过的扩张段运动时油膜会发生周期性的波动，从而被拉伸变薄。因此当油膜运动到文氏管出口处与二级旋流器的气流相遇时，更容易破碎雾化，这对于油雾场的雾化粒度和雾化均匀度来说都有一个非常有利的影响。附图说明图1：扩张段做凹槽处理的文氏管三维示意图图2：扩张段做凹槽处理的文氏管与旋流器配合的三维示意图图3：扩张段做凹槽处理的文氏管的主视图图4：扩张段做凹槽处理的文氏管的剖视图具体实施方式现结合附图对本专利技术作进一步描述：结合图1、图2、图3、图4，本专利技术提供一种扩张段做凹槽处理的文氏管结构设计方案，这种扩张段做凹槽处理的文氏管结构增加了对油膜的扰动，油膜在通过凹槽时会发生波动而被拉伸变薄，使得油膜在文氏管的出口处更加易于破碎雾化，在火焰筒内形成良好的油雾场。图1为扩张段做凹槽处理的文氏管的三维视图。文氏管与旋流器是配合工作的，图2为文氏管与旋流器的组合三维示意图，图2中所标的①即文氏管。图3为文氏管的主视图，图4为扩张段做凹槽处理的文氏管的剖视图。燃油经离心喷嘴喷射到文氏管喉部位置，并沿着文氏管的内壁上形成油膜，油膜在自身动力及一级旋流器的气动力作用下推向扩张段。扩张段由于凹槽的存在，凹槽中会生成一些角涡，这些角涡会将一部分能量传递给油膜，使得油膜自身携带的能量增加；而且油膜在通过凹槽时会发生波动而被拉伸变薄。当油膜运动到文氏管出口与二级旋流器流出的气流相遇时，变薄的油膜更加容易破碎雾化。与传统的文氏管相比，这种结构的文氏管对于燃油的破碎雾化是非常有利的。对于航空发动机的主燃烧室来说，良好的雾化场是体现燃烧室性能优良的重要指标，它对于燃烧室的燃烧效率，燃烧室出口温度分布，以及燃烧产物的控制有积极且重要的作用。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种扩张段做凹槽处理的文氏管结构设计方案，其特性在于：文氏管的扩张段沿内壁做环形凹槽处理。

【技术特征摘要】
1.一种扩张段做凹槽处理的文氏管结构设计方案，其特性在于：文氏管的扩张段沿内壁做环形凹槽处理。2.根据权利要求1所述的一种扩张段做凹槽处理的文氏管结构设计方案，其特征在于：扩张段做凹槽处理的文氏管扩张段凹槽的数量为1～4个。3.根据权利要求1所述的一种扩张段做凹槽处理的文氏管结构设计方案，其特征在于：扩张段做凹槽处理的文氏管扩张段凹槽的深度在0.5mm～1.5mm之间；凹槽的宽度在1mm～3mm之间；相邻的俩...

【专利技术属性】
技术研发人员：张群，王鑫，海涵，张鹏，寇睿，宋亚恒，李承钰，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61