本发明专利技术公开了一种发动机燃烧室用蒸发管结构及燃烧室装置和制备方法，所述蒸发管结构的蒸发管管体设置于双层燃烧室本体的蒸发管燃烧室内，蒸发管管体的进气端与双层燃烧室本体的后端内壁接触，双层燃烧室本体的后端内壁上开设有与蒸发管管体连通的后盖进油孔；蒸发管管体的出气端位于双层燃烧室本体的蒸发管燃烧室内，双层燃烧室本体的前端内壁之间间隔设置，蒸发管管体的轴线和双层燃烧室本体轴线之间的夹角为15°～25°，蒸发管管体沿双层燃烧室本体的燃烧室火焰筒后端内壁周向均匀排列，和火焰筒的轴线成角度，燃油喷嘴沿一定角度插至蒸发管内，与来流空气形成逆向喷射，利用高温燃气回流区内的高温低氧条件，实现稳定高效超低污染的燃烧。
The utility model relates to an evaporation tube structure, a combustion chamber device and a preparation method for an engine combustion chamber
【技术实现步骤摘要】
一种发动机燃烧室用蒸发管结构及燃烧室装置和制备方法
本专利技术属于发动机燃烧系统领域，具体涉及一种发动机燃烧室用蒸发管结构及燃烧室装置和制备方法。
技术介绍
现代高性能航空发动机，要求增加涡轮进口温度以提高单位推力。燃烧室部件设计技术将向高温升和高热容燃烧方向发展。而随着燃烧室温升的增加，燃烧室总的油气比增加，要求燃烧室在更宽广油气比范围内工作。油气比增加很多，会产生严重的冒烟，若增加气量，将产生点火和火焰稳定的困难。这要靠改进燃烧室头部的气流组织、燃油雾化以及空气预混来解决。燃烧室的高性能燃烧需要燃油的充分破碎雾化、油气的充分混合和燃油的充分燃烧。所以航空发动机燃烧室内蒸发管的设计对高性能燃烧室至关重要。燃烧室是发动机的三大部件之一，它的好坏直接影响发动机的工作与性能。燃烧室中连续的燃烧过程，要求火焰能够稳定在流场中一个固定的区域燃烧。为了稳定火焰，燃烧室头部的高速气流需要将其速度降低至该工况下的火焰传播速度，火焰就稳定存在于空气流速与火焰传播速度相等的位置。实际工程应用中，通常在流场中制造一个回流区域来稳定火焰，一方面在该区域内气体流速接近火焰传播速度，另一方面在该区域内可以实现高温燃气与新鲜空气/燃料的掺混，从而为燃料的点燃持续提供热量，确保稳定燃烧，对发动机燃烧室中的燃油雾化质量提出了更高的要求。随着日益苛刻的环保指标，需要燃烧器能够满足低污染物排放的设计需求；为了满足动力燃机在大范围内变工况运行，需要燃烧器能够在高低工况下都能稳定燃烧，而不出现熄火或振荡，目前微型涡喷发动机燃烧室无法满足更高要求的燃烧性能，从整个燃烧室的综合性能要求考虑，需要权衡液雾尺寸分布特性，这需要对蒸发管结构进行详细分析、设计和加工制造，以达到使用要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种发动机燃烧室用蒸发管结构及燃烧室装置和制备方法，以克服现有技术的不足。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种发动机燃烧室用蒸发管结构，包括蒸发管管体，蒸发管管体进气端至出气端依次包括第一圆柱段、内凹曲面段、第二圆柱段和出口段；第一圆柱段内设有轴线与蒸发管管体轴线平行的第一双旋流器，第二圆柱段内内设有轴线与蒸发管管体轴线平行的第二双旋流器和第三双旋流器，第二双旋流器和第三双旋流器沿蒸发管管体轴线方向间隔设置，相邻两个双旋流器的叶片旋向相反。进一步的，第一双旋流器、第二双旋流器和第三双旋流器均包括内旋流架和外旋流架，内旋流架和外旋流架之间设有内旋流叶片，外旋流架与蒸发管管体内壁之间设有外旋流叶片，内旋流叶片和外旋流叶片均为弧形叶片，同一双旋流器上的内旋流叶片和外旋流叶片弧形角度朝向相反；内旋流架上设有多个旋流器进气孔。进一步的，第一双旋流器的内旋流架上设有旋流器进油孔。进一步的，多个旋流器进气孔周向阵列于内旋流架上，旋流器进油孔设置于多个旋流器进气孔中间。进一步的，内旋流架和外旋流架之间的内旋流叶片的弧形角度为40°～70°，外旋流架与蒸发管管体内壁之间的外旋流叶片的弧形角度为25°～50°。进一步的，内旋流叶片个数为10～15个，外旋流叶片个数为10～15个。进一步的，内旋流叶片与内旋流架中心的切线和外旋流叶片与内旋流架中心的切线之间夹角为10°～15°。进一步的，第一双旋流器和第二双旋流器之间的距离为整个蒸发管管体长度的30％～60％；第二双旋流器和第三双旋流器之间的距离为整个蒸发管管体长度的4％～9％。进一步的，蒸发管管体的第一圆柱段表面设有翅片，翅片的长度方向沿第一圆柱段轴向方向设置，第一圆柱段长度为蒸发管管体总长的18％～28％。进一步的，第一双旋流器上的内旋流叶片的弧形角度为40°～70°，外旋流叶片的弧形角度为30°～50°；第二双旋流器上的内旋流叶片的弧形角度为50°～70°，第二双旋流器上的外旋流叶片的弧形角度为25°～45°；第三双旋流器上的内旋流叶片的弧形角度为50°～70°，外旋流叶片的弧形角度为25°～45°。一种发动机燃烧室装置，包括双层燃烧室本体和上述蒸发管结构，所述蒸发管结构的蒸发管管体设置于双层燃烧室本体的蒸发管燃烧室内，双层燃烧室本体的蒸发管燃烧室内周向均匀阵列有多个蒸发管管体，蒸发管管体的进气端与双层燃烧室本体的后端内壁接触，双层燃烧室本体的后端内壁上开设有与蒸发管管体连通的后盖进油孔；蒸发管管体的出气端位于双层燃烧室本体的蒸发管燃烧室内，双层燃烧室本体的前端内壁之间间隔设置，蒸发管管体的轴线和双层燃烧室本体轴线之间的夹角为15°～25°。进一步的，燃油喷嘴的一端设置于蒸发管管体的第一圆柱段内，燃油喷嘴在蒸发管管体内部的长度占蒸发管管体总长的1％～5％，燃油喷嘴和燃烧室轴线之间的夹角为15°～35°，双层燃烧室本体的管壁设有气膜孔。进一步的，双层燃烧室本体包括腔室外壁、腔室后盖、腔室前盖和腔室内壁，腔室内壁同轴设置嵌套于腔室外壁内，腔室后盖固定于腔室内壁和腔室外壁的一端，腔室前盖固定于腔室内壁和腔室外壁的另一端，腔室后和腔室前盖中间均设有与腔室内壁同轴的通孔，蒸发管管体长度为第一圆柱段外径的6～12倍，第一圆柱段内径面积为3mm2～15mm2。进一步的，双层燃烧室本体的腔室前盖沿双层燃烧室本体轴线的截面为三段凹面结构，最外段凹面最大曲率为0.8(1/mm)～1.2(1/mm)，样条曲线长度为燃烧室壁厚的10～20倍；中间凹面弧角度为70°～110°，弧长为燃烧室壁厚的20～30倍，弧半径为燃烧室壁厚的8～15倍；最内段凹面最大曲率为0.9(1/mm)～1.3(1/mm)，样条曲线长度为燃烧室壁厚的15～25倍。进一步的，双层燃烧室本体的腔室前盖上开设有多个前端气膜孔，前端气膜孔的轴线和双层燃烧室本体轴线的夹角为8°～15°。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：本专利技术一种发动机燃烧室用蒸发管结构，所述蒸发管管体进气端至出气端依次包括第一圆柱段、内凹曲面段、第二圆柱段和出口段；第一圆柱段内设有轴线与蒸发管管体轴线平行的第一双旋流器，第二圆柱段内内设有轴线与蒸发管管体轴线平行的第二双旋流器和第三双旋流器，第二双旋流器和第三双旋流器沿蒸发管管体轴线方向间隔设置，相邻两个双旋流器的叶片旋向相反，利用旋向相反的三个双旋流器结构设计，通过双旋流器的相互扰流作用，使燃油达到较好的破碎效果，第一双旋流器能够加强燃油的雾化，减小燃油的粒径，并给燃油提供一定的轴向速度，然后通过第二双旋流器不仅起到增加轴向速度和加强燃油雾化的作用，还给燃油提供切向速度的作用，双旋流器出口不同的气流速度可以加强紊流混合，改善油气预混，采用相邻两个旋流器旋向相反的旋向组合，抵消了彼此在径向上的作用力，加大了气流间的剪切力，使得燃油液滴受到的气动力增强，发生二次雾化，有利于燃油的破碎、雾化和燃烧，进而降低污染物排放和出口温度系数，提升温场品质，有利于延长发动机寿命。进一步的，采用弧形叶片可以减少流阻，通入中心风可以降低湍流强度，减小回流区负压，流阻变小，增加燃油蒸发管内的驻留时间，改善雾化效果本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种发动机燃烧室用蒸发管结构，其特征在于，包括蒸发管管体(1)，蒸发管管体(1)进气端至出气端依次包括第一圆柱段、内凹曲面段、第二圆柱段和出口段；第一圆柱段内设有轴线与蒸发管管体(1)轴线平行的第一双旋流器(2)，第二圆柱段内内设有轴线与蒸发管管体(1)轴线平行的第二双旋流器(3)和第三双旋流器(4)，第二双旋流器(3)和第三双旋流器(4)沿蒸发管管体(1)轴线方向间隔设置，相邻两个双旋流器的叶片旋向相反。/n
【技术特征摘要】
1.一种发动机燃烧室用蒸发管结构，其特征在于，包括蒸发管管体(1)，蒸发管管体(1)进气端至出气端依次包括第一圆柱段、内凹曲面段、第二圆柱段和出口段；第一圆柱段内设有轴线与蒸发管管体(1)轴线平行的第一双旋流器(2)，第二圆柱段内内设有轴线与蒸发管管体(1)轴线平行的第二双旋流器(3)和第三双旋流器(4)，第二双旋流器(3)和第三双旋流器(4)沿蒸发管管体(1)轴线方向间隔设置，相邻两个双旋流器的叶片旋向相反。
2.根据权利要求1所述的一种发动机燃烧室用蒸发管结构，其特征在于，第一双旋流器(2)、第二双旋流器(3)和第三双旋流器(4)均包括内旋流架(5)和外旋流架(6)，内旋流架(5)和外旋流架(6)之间设有内旋流叶片(7)，外旋流架(6)与蒸发管管体(1)内壁之间设有外旋流叶片(8)，内旋流叶片(7)和外旋流叶片(8)均为弧形叶片，同一双旋流器上的内旋流叶片(7)和外旋流叶片(8)弧形角度朝向相反；内旋流架(5)上设有多个旋流器进气孔(10)。
3.根据权利要求2所述的一种发动机燃烧室用蒸发管结构，其特征在于，第一双旋流器(2)的内旋流架上设有旋流器进油孔(11)，多个旋流器进气孔(10)周向阵列于内旋流架(5)上，旋流器进油孔(11)设置于多个旋流器进气孔(10)中间。
4.根据权利要求2所述的一种发动机燃烧室用蒸发管结构，其特征在于，内旋流架(5)和外旋流架(6)之间的内旋流叶片(7)的弧形角度为40°～70°，外旋流架(6)与蒸发管管体(1)内壁之间的外旋流叶片(8)的弧形角度为25°～50°，内旋流叶片与内旋流架(5)中心的切线和外旋流叶片与内旋流架(5)中心的切线之间夹角为10°～15°。
5.根据权利要求2所述的一种发动机燃烧室用蒸发管结构，其特征在于，内旋流叶片(7)个数为10～15个，外旋流叶片(8)个数为10～15个。
6.根据权利要求2所述的一种发动机燃烧室用蒸发管结构，其特征在于，第一双旋流器(2)和第二双旋流器(3)之间的距离为整个蒸发管管体长度的30％～60％；第二双旋...
【专利技术属性】
技术研发人员：眭晓蔚，卢秉恒，张琦，代赟，
申请(专利权)人：西安增材制造国家研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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