一种燃气轮机火焰筒开度的设计方法技术

本发明专利技术公开了一种燃气轮机火焰筒开度的设计方法，包括如下步骤：1)在燃气轮机总体尺寸的限制范围内，根据燃烧室的容积流量和混气在火焰筒内的停留时间确定火焰筒的轴向长度L

【技术实现步骤摘要】
一种燃气轮机火焰筒开度的设计方法


[0001]本专利技术涉及燃气轮机火焰筒研发
，尤其涉及一种燃气轮机火焰筒开度的设计方法。

技术介绍

[0002]燃气轮机火焰筒开度是指火焰筒的总开孔面积与火焰筒流通截面积之比，该比值决定了火焰筒内油气混气的紊流度，它直接影响了燃烧室内的流动损失、燃烧效率、出口温度场、贫油熄火以及贫油点火性能。火焰筒开度小，火焰筒内油气混气的紊流度强，对燃烧完全度和燃烧室出口温度均匀度有利，但增加了燃烧室内的流动损失，而且会缩小燃烧室的贫油熄火以及贫油点火边界。因此火焰筒设计时，要求具有合理的开度，以满足燃烧室的综合性能。
[0003]在火焰筒的设计中，很难确定火焰筒的开孔能否满足燃烧室综合性能的要求，需要进行大量的燃烧室综合性能试验，不断的对火焰筒开孔尺寸进行修正，以协调燃烧室的各种性能之间的矛盾，才能得到满足性能需求的火焰筒设计。耗时长，研发经费高昂。

技术实现思路

[0004]鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种可极大的缩短研发周期，节约研发经费的燃气轮机火焰筒开度的设计方法。
[0005]本专利技术提供的一种燃气轮机火焰筒开度的设计方法，包括如下步骤：
[0006]1)在燃气轮机总体尺寸的限制范围内，根据燃烧室的容积流量和混气在火焰筒内的停留时间确定火焰筒的轴向长度L
f
和内径/腔道高度D
f
；
[0007]2)根据火焰筒的尺寸，计算火焰筒的最佳开度：
[0008]A0＝∑F0/F/>f
＝0.065e
0.6Lf/Df
；
[0009]其中，∑F0为火焰筒的最佳总开孔面积；
[0010]F
f
为火焰筒流通截面积；
[0011]L
f
为火焰筒轴向长度；
[0012]D
f
为火焰筒内径/腔道高度；
[0013]3)根据火焰筒的最佳开度，计算火焰筒的最佳总开孔面积：
[0014]∑F0＝A0*F
f
；
[0015]4)根据火焰筒的最佳总开孔面积完成火焰筒的各燃烧区的开孔设计。
[0016]进一步的，所述步骤4)包括：
[0017]41)对火焰筒的各燃烧区进行开孔的初步设计，并得出设计总开孔面积；
[0018]42)计算火焰筒的设计开度：
[0019]A
x
＝∑F
x
/F
f
；
[0020]其中，∑F
x
为火焰筒的设计总开孔面积；
[0021]F
f
为火焰筒流通截面积；
[0022]43)比较A
x
和A0，对各燃烧区的开孔设计进行修正，使A
x
等于A0。
[0023]相对于现有技术而言，本专利技术的有益效果是：
[0024]本专利技术的设计方法通过对燃烧室综合性能的分析和相关的试验验证，得出了各种尺寸的火焰筒的最佳开度，在该开度下火焰筒协调了燃烧室的各种性能，以此开度配合完成的火焰筒设计，经后续燃烧室综合性能验证试验，可在较短的时间内，符合性能需求的火焰筒开度，极大的缩短了火焰筒的研发时间，节省了研发经费。
[0025]应当理解，
技术实现思路
部分中所描述的内容并非旨在限定本专利技术的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本专利技术的范围。本专利技术的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。
具体实施方式
[0026]下面实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关专利技术，而非对该专利技术的限定。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面通过实施例来详细说明本专利技术。
[0027]本专利技术的实施例提供了一种燃气轮机火焰筒开度的设计方法，包括如下步骤：
[0028]1)在燃气轮机总体尺寸的限制范围内，根据燃烧室的容积流量和混气在火焰筒内的停留时间确定火焰筒的轴向长度L
f
和内径/腔道高度D
f
；
[0029]2)根据火焰筒的尺寸，计算火焰筒的最佳开度：
[0030]A0＝∑F0/F
f
＝0.065e
0.6Lf/Df
；
[0031]其中，∑F0为火焰筒的最佳总开孔面积；
[0032]F
f
为火焰筒流通截面积；
[0033]L
f
为火焰筒轴向长度；
[0034]D
f
为火焰筒内径/腔道高度；
[0035]3)根据火焰筒的最佳开度，计算火焰筒的最佳总开孔面积：
[0036]∑F0＝A0*F
f
；
[0037]4)根据火焰筒的最佳总开孔面积完成火焰筒的各燃烧区的开孔设计；
[0038]41)对火焰筒的各燃烧区进行开孔的初步设计，并得出设计总开孔面积；
[0039]42)计算火焰筒的设计开度：
[0040]A
x
＝∑F
x
/F
f
；
[0041]其中，∑F
x
为火焰筒的设计总开孔面积；
[0042]F
f
为火焰筒流通截面积；
[0043]43)比较A
x
和A0，对各燃烧区的开孔设计进行修正，使A
x
等于A0。
[0044]在本实施例中，火焰筒的最佳开度数值A0是随火焰筒的尺寸(长径比)变化的。进行燃烧室设计时，在发动机总体尺寸限制范围内，根据燃烧室的容积流量和混气在火焰筒内的停留时间确定了火焰筒的轮廓尺寸后，需要进行火焰筒各个燃烧区的开孔设计。火焰筒的开孔设计受其本身的结构影响，因此需根据火焰筒的具体结构完成火焰筒的初步开孔设计。
[0045]按照本专利给出的火焰筒的最佳开度A0可以初步判定火焰筒的设计开度A
x
是否合理，如果存在偏离，应立即进行修正，使火焰筒的开孔设计满足最佳开度A0。修正后的火焰
筒开孔设计，再进行后续的综合性能验证试验，可很快的达到该火焰筒的符合性能需求的开度。节省了大量的试验调整工作量，节省了燃烧室的研发经费，同时大大提高了火焰筒开孔设计的精度。
[0046]在本说明书的描述中，术语“实施例”等的描述意指结合该实施例描述的具体特征包含于本申请的示例中。以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃气轮机火焰筒开度的设计方法，其特征在于，包括如下步骤：1)在燃气轮机总体尺寸的限制范围内，根据燃烧室的容积流量和混气在火焰筒内的停留时间确定火焰筒的轴向长度L
f
和内径/腔道高度D
f
；2)根据火焰筒的尺寸，计算火焰筒的最佳开度：A0＝∑F0/F
f
＝0.065e
0.6Lf/Df
；其中，∑F0为火焰筒的最佳总开孔面积；F
f
为火焰筒流通截面积；L
f
为火焰筒轴向长度；D
f
为火焰筒内径/腔道高度；3)根据火焰筒的最佳开度，计算火焰筒的最佳总开孔面积：...

【专利技术属性】
技术研发人员：尚明智，任金茹，
申请(专利权)人：成立航空股份有限公司，
类型：发明
国别省市：