一种燃气自循环预热的蒸发式凹腔火焰稳定器制造技术

本发明专利技术公开了一种燃气自循环预热的蒸发式凹腔火焰稳定器，包括凹腔火焰稳定器，凹腔火焰稳定器的后壁后端水平延伸有防护板，所述防护板上方设置有蒸发式供油机构，所述蒸发式供油机构具有一个与喷油装置连通的蒸发腔，所述蒸发式供油机构与所述后壁之间形成用于外涵道气流引入的第一流道，所述蒸发式供油机构与防护板之间形成与所述第一流道连通的第二流道。本发明专利技术利用燃气回流对液态煤油预热的方式加速煤油的雾化、蒸发及与空气的混合，改善凹腔火焰稳定器的点火性能和火焰稳定能力，解决现有凹腔火焰稳定器在低温和高速气流下的贫油点火和稳定燃烧性能不足的问题。

An evaporation cavity flame stabilizer with self cycle preheating of gas

【技术实现步骤摘要】
一种燃气自循环预热的蒸发式凹腔火焰稳定器
涡扇发动机加力燃烧室、亚燃冲压发动机燃烧室和涡扇/冲压组合循环发动机多涵道燃烧室中的火焰稳定器，特别涉及一种燃气自循环预热的蒸发式凹腔火焰稳定器。
技术介绍
涡轮基组合循环发动机(Turbine-basedcombinedcycle,简称TBCC)作为一种吸气式发动机具有飞行范围广、常规起降和可重复使用等性能优势被认为是现阶段最有希望的高超声速飞行器动力装置。由于涵道比在整个工作范围内变化大的特点造成TBCC超级燃烧室内部来流温度较低和局部流速过大的流动条件给多模态燃烧室内部的点火和火焰稳定带来困难。随着现代高性能燃烧室内气流速度的提高和来流温度的降低，为了保证燃烧室可靠的点火性能并降低火焰稳定器带来的流动损失，通常在燃烧室外环采用值班火焰稳定器进行软点火。凹腔火焰稳定器具有阻力损失低、稳焰性能好和能增强主流混合等优势，是宽范围来流条件下极具潜力的火焰稳定器。在以液态煤油为燃料的亚燃凹腔火焰稳定器内，为了提高燃烧室的点火性能，希望煤油在凹腔火焰稳定器内快速雾化、蒸发并与空气混合。直接在凹腔火焰稳定器壁面上采用直射式喷嘴供油时，由于其较差的雾化性能，燃油易直接喷离值班区、区内气相燃油浓度低而点火失败，或液滴在稳定器壁面附着形成积碳而不利于燃烧和热防护；而凹腔火焰稳定器较小的深度，也不适用于具有较大雾化锥角的离心喷嘴。因此，需要对以液态煤油为燃料的凹腔火焰稳定器的供油方案进行优化设计，使其具有更宽广的贫油点火和火焰稳定性能才能满足现代高性能发动机燃烧室在来流条件变化大时的使用需求。
技术实现思路
专利技术目的：为了解决现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种燃气自循环预热的蒸发式凹腔火焰稳定器。技术方案：本专利技术所述的一种燃气自循环预热的蒸发式凹腔火焰稳定器，包括凹腔火焰稳定器，所述凹腔火焰稳定器具有凹腔以及围成所述凹腔的前壁、主板和后壁，所述后壁后端水平延伸有防护板，所述防护板上方设置有蒸发式供油机构，所述蒸发式供油机构具有一个与喷油装置连通的蒸发腔，所述蒸发式供油机构与所述后壁之间形成用于外涵道气流引入的第一流道，所述蒸发式供油机构与防护板之间形成与所述第一流道连通的第二流道，所述第一流道和/或第二流道设置有气流出口；所述凹腔与所述蒸发腔之间设置有用于将凹腔内燃气送入蒸发腔的若干第三流道以及用于将蒸发腔内的预混油气送出的若干第四流道。所述蒸发式供油机构包括倾斜向下延伸的与所述后壁之间形成第一流道的第一壁板、设置与所述第一壁板后端的与所述防护板之间形成第二流道的第二壁板以及自所述第一壁板前端延伸至所述防护板后端的第三壁板，所述第一壁板与第二壁板之间通过第三壁板密封形成蒸发腔。所述第一壁板与所述后壁平行设置，所述第二壁板与所述防护板平行设置。若干所述第三流道以及若干所述第四流道沿着横向分布；所述第四流道位于所述第三流道上方。所述第三流道与第四流道沿着横向方向交错分布。所述凹腔火焰稳定器前端设置有水平延伸的前涵道分流板。所述防护板后端设置有水平延伸的后涵道分流板。有益效果：(1)本专利技术通过蒸发式供油机构以及与凹腔之间形成的流道，采用燃气自循环预热煤油的方式，加速液态煤油的雾化、蒸发，改善燃烧室的点火及火焰稳定性能；(2)本专利技术通过蒸发式供油机构以及与凹腔之间形成的流道，使得燃气自循环，不需要从外涵道引气，降低了内外涵之间流道设计的复杂度，且外涵道因无需向内涵供气而具有更高的冷气量对热端部件进行热防护；(3)本专利技术将蒸发式供油机构紧邻凹腔设置，使得油气预混气从凹腔后壁面顺流线喷入，燃料能顺流线到达任意点火位置，拓宽点火电嘴的布置范围；(4)本专利技术的蒸发式供油机构中的蒸发腔结构使得外涵气流自凹腔主板流经凹腔后壁时的气流扩张角减小，避免气流发生流动分离，从而降低燃烧室的流动损失；(5)本专利技术的蒸发腔外围的壳体形成稳定的三角形结构，对凹腔火焰稳定器起加强筋作用，能强化热端部件的结构可靠性。附图说明图1为本专利技术燃气自循环预热的蒸发式凹腔火焰稳定器的三维模型图；图2为本专利技术蒸发式供油机构的结构示意图；图3为燃气自循环预热的蒸发式凹腔火焰稳定器的俯视图；图4为本专利技术在第三流道截面和第四流道中间截面处的流动示意图；图5为本专利技术在第四流道截面和第三流道中间截面处的流动示意图；图6为采用Fluent软件计算得到的燃气自循环预热的蒸发式凹腔火焰稳定器内的流线分布。具体实施方式实施例1：本实施例中提供了一种燃气自循环预热的蒸发式凹腔火焰稳定器，蒸发式凹腔火焰稳定器包括一个凹腔火焰稳定器1，本实施例中的凹腔火焰稳定器1具有一个凹腔101，围成凹腔101的前壁102、主板103和后壁104结构、相互之间的连接关系和位置关系为已有结构。蒸发式凹腔火焰稳定器的结构如图1所示，本实施例中描述的轴向为X轴方向，X轴延伸方向也为蒸发式凹腔火焰稳定器的前端至后端方向，轴向也为从燃烧室进口流入的气流的流向；Y轴的方向为本实施例中描述的横向；Z轴的方向为本实施例中描述的径向，Z轴的方向也为本实施例中描述的下端或底端至上端的方向，本实施例中描述的水平延伸为X-Y轴形成的平面平行方向为水平方向。从图1中可以看出，本实施例在凹腔火焰稳定器1的后壁104为从主板103的后端倾斜向下延伸的斜板形成，后壁104后端水平延伸有防护板2，凹腔火焰稳定器1前端设置有水平延伸的前涵道分流板8，防护板2后端设置有水平延伸的后涵道分流板9。蒸发式供油机构3设置于防护板2上方，蒸发式供油机构3前端向着后壁104方向倾斜，使得蒸发式供油机构3与后壁104形成一个狭缝通道作为第一流道4，位于外涵道内的气流可以通过该狭缝通道流入第一流道4，本实施例中该第一流道4的延伸方向与后壁104的延伸方向相同。蒸发式供油机构3与防护板2形成一个与第一流道4连通的第二流道5，第二流道5使得蒸发式供油机构3与防护板2之间分离，形成一个气腔，在第一流道4或者第二流道5设置有气流出口，如该气流出口可以为在后壁104以及防护板2上设置的均匀分布的若干气膜冷却孔，进入第一流道4以及第二流道5内的气流通过设置于后壁104以及防护板2上的气膜冷却孔排出。为了实现燃气循环，蒸发式供油机构3具有一个与喷油装置10连通的蒸发腔301，凹腔101与蒸发腔301之间设置有用于将凹腔101内气流送入蒸发腔301的若干第三流道6，同时凹腔101与蒸发腔301之间设置有用于将蒸发腔301内的预混油气送出的若干第四流道7。蒸发式供油机构3的一种可选结构如图3所示，防护板2上方设置有蒸发式供油机构3，蒸发式供油机构3由倾斜向下延伸的与后壁104之间形成第一流道4的第一壁板302、设置与第一壁板302后端的与防护板2之间形成第二流道5的第二壁板303以及第三壁板304组成。第一壁板302与后壁104平行，在平行的后壁104与第一壁板302之间形成了第一流道4；第二壁板303与防护板2平行设置，在平行本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃气自循环预热的蒸发式凹腔火焰稳定器，包括凹腔火焰稳定器(1)，所述凹腔火焰稳定器具有凹腔(101)以及围成所述凹腔(101)的前壁(102)、主板(103)和后壁(104)，其特征在于，所述后壁(104)后端水平延伸有防护板(2)，所述防护板(2)上方设置有蒸发式供油机构(3)，所述蒸发式供油机构(3)具有一个与喷油装置连通的蒸发腔(301)，所述蒸发式供油机构(3)与所述后壁(103)之间形成用于外涵道气流引入的第一流道(4)，所述蒸发式供油机构(3)与防护板(2)之间形成与所述第一流道(4)连通的第二流道(5)，所述第一流道和/或第二流道设置有气流出口；所述凹腔(101)与所述蒸发腔(301)之间设置有用于将凹腔(101)内燃气送入蒸发腔(301)的若干第三流道(6)以及用于将蒸发腔(301)内的预混油气送出的若干第四流道(7)。/n

【技术特征摘要】
1.一种燃气自循环预热的蒸发式凹腔火焰稳定器，包括凹腔火焰稳定器(1)，所述凹腔火焰稳定器具有凹腔(101)以及围成所述凹腔(101)的前壁(102)、主板(103)和后壁(104)，其特征在于，所述后壁(104)后端水平延伸有防护板(2)，所述防护板(2)上方设置有蒸发式供油机构(3)，所述蒸发式供油机构(3)具有一个与喷油装置连通的蒸发腔(301)，所述蒸发式供油机构(3)与所述后壁(103)之间形成用于外涵道气流引入的第一流道(4)，所述蒸发式供油机构(3)与防护板(2)之间形成与所述第一流道(4)连通的第二流道(5)，所述第一流道和/或第二流道设置有气流出口；所述凹腔(101)与所述蒸发腔(301)之间设置有用于将凹腔(101)内燃气送入蒸发腔(301)的若干第三流道(6)以及用于将蒸发腔(301)内的预混油气送出的若干第四流道(7)。


2.根据权利要求1所述的燃气自循环预热的蒸发式凹腔火焰稳定器，其特征在于，所述蒸发式供油机构(3)包括倾斜向下延伸的与所述后壁(104)之间形成第一流道(4)的第一壁板(302)、设置与所述第一壁板(302)后端的与所述防护板(2)之间形成第二流道(5)的...

【专利技术属性】
技术研发人员：范育新，缪俊杰，赵世龙，吴伟秋，刘天池，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，北京动力机械研究所，
类型：发明
国别省市：江苏;32