叶片式径向涡流器叶片布局与喷嘴匹配的方法技术

本发明专利技术的叶片式径向涡流器叶片布局与喷嘴匹配的方法，属于航空发动机及燃气轮机的技术领域，至少部分解决现有技术中的设计效率较低的技术问题。根据发动机燃烧室气动设计值确定径向涡流器有效流通面积ACds；所述有效流通面积ACds与涡流器叶片宽度B、叶片数目n及叶片最小喉道间距S之间关系满足：ACd

【技术实现步骤摘要】
叶片式径向涡流器叶片布局与喷嘴匹配的方法


[0001]本专利技术专利属于航空发动机及燃气轮机的
，涉及一种叶片式径向涡流器叶片布局及其与喷嘴匹配的方法。

技术介绍

[0002]径向涡流器是常用的航空发动机主燃烧室产生回流区的头部装置，其中，叶片式径向涡流器的叶片布局目前还没有形成统一的方法，一般通过给定的叶片特征参数进行布局，但是对于特征参数变化带来的优化迭代过程，往往需要通过CAD画图的方式进行调整，消耗较大精力和时间成本，也无法开展参数化设计。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术提供一种叶片式径向涡流器叶片布局与喷嘴匹配的方法，至少部分解决现有技术中的设计效率较低的技术问题。
[0004]提供一种叶片式径向涡流器叶片布局与喷嘴匹配的方法，所述方法包括：
[0005]根据发动机燃烧室气动设计值确定径向涡流器有效流通面积ACds；
[0006]所述有效流通面积ACds与涡流器叶片宽度B、叶片数目n及叶片最小喉道间距S之间关系满足：ACd
s
＝n*B*S*Cd
s
，其中：Cd
s
为径向涡流器的空气流量系数；
[0007]喷嘴与叶片式径向涡流器文氏管喉道的距离L和喉道直径D之间的满足文氏管和喷嘴积碳设计准则，以对叶片的布局与喷嘴位置进行匹配。
[0008]在一个优选或可选的实施方式中，每个叶片的安装方式相同，确定所述叶片最小喉道间距S的方法包括：
[0009]获得叶片安装角γ(与竖直方向的夹角)、叶片厚度t和径向涡流器内径圆半径r；
[0010]根据几何原理确定叶片最小喉道间距S与叶片安装角γ、叶片厚道t、径向涡流器内径圆半径r的关系且满足：
[0011]S＝2rsinα/2sin(90
°
+(α+β)/2
‑
γ)。
[0012]本专利技术的技术有益效果：
[0013]在进行涡流器叶片布局过程中，经常需要根据涡流器有效流通面积要求对涡流器宽度B、最小喉道间距S、叶片安装角γ和涡流器内径圆直径等特征参数进行迭代，本专利技术的方法用以替代CAD制图过程中需要反复迭代制图，避免耗费大量设计精力的情况出现，同时，喷嘴与涡流器之间的匹配需要考虑避免积碳的产生，本案采用几何匹配关系精确获得叶片喉道最小间距S与叶片式径向涡流器特征参数之间的匹配关系，可高效快速实现径向涡流器叶片布局。
附图说明
[0014]为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域
普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0015]图1为一种叶片式径向涡流器叶片布局及其与喷嘴匹配示意图；
[0016]图2为一种叶片式径向涡流器叶片布局局部放大示意图；
[0017]其中：
[0018]11
‑
喷嘴，12
‑
一级叶片式径向涡流器，13
‑
二级叶片式径向涡流器，14
‑
头部转接段，15
‑
文氏管，16
‑
文氏管喉道截面，17
‑
一级叶片式径向涡流器空气，18
‑
极限油雾锥，19
‑
实际油雾锥，20
‑
设计油雾锥，21
‑
一级叶片式径向涡流器叶片，22
‑
一级叶片式径向涡流器流道，23
‑
叶片中心线，24
‑
叶片最小喉道截面，25
‑
一级叶片式径向涡流器内径圆半径，26
‑
一级叶片式径向涡流器内径。
具体实施方式
[0019]下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。
[0020]以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
[0021]要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本公开，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。
[0022]本专利技术提供的叶片式径向涡流器叶片布局与喷嘴匹配的方法，其包括：
[0023]根据发动机燃烧室气动设计值确定径向涡流器有效流通面积ACds；
[0024]有效流通面积ACds与涡流器叶片宽度B、叶片数目n及叶片最小喉道间距S之间关系满足：ACd
s
＝n*B*S*Cd
s
，其中：Cd
s
为径向涡流器的空气流量系数；
[0025]喷嘴与叶片式径向涡流器文氏管喉道的距离L和喉道直径D之间的满足文氏管和喷嘴积碳设计准则，以对叶片的布局与喷嘴位置进行匹配。
[0026]本案有效流通面积ACds为技术基础，通过确定有效流通面积ACds与涡流器叶片宽度B、叶片数目n及叶片最小喉道间距S之间关系，从而替代CAD制图过程中需要反复迭代制图。
[0027]进一步叶片式径向涡流器文氏管与喷嘴之间的匹配关系根据叶片轴向速度与油雾锥喷射速度的关系以及文氏管扩张角度之间的综合关系确定。叶片式径向涡流器与喷嘴关系匹配后可以实现良好的点熄火性能和组织燃烧。
[0028]具体的，1)确定叶片最小喉道间距S的方法，每个叶片的安装方式相同，获得叶片
安装角γ(与竖直方向的夹角)、叶片厚度t和径向涡流器内径圆半径r；根据几何原理确定叶片最小喉道间距S与叶片安装角γ、叶片厚道t、径向涡流器内径圆半径r的关系且满足：
[0029][0030]进一步的，还包括：根据设计要求确定喷嘴设计油雾锥角ψ和极限油雾锥角φ，且喷嘴油雾锥角ψ与上游来流空气的流速相匹配；
[0031]满足：实际油雾锥角ω在设计油雾锥角ψ和极限油雾锥角φ之间，且在设计油雾锥角ψ和极限油雾锥角φ的中间位置。
[0032]2)叶片安装角γ的方法包括：
[0033]获取主燃烧室本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种叶片式径向涡流器叶片布局与喷嘴匹配的方法，其特征在于,所述方法包括：根据发动机燃烧室气动设计值确定径向涡流器有效流通面积ACds；所述有效流通面积ACds与涡流器叶片宽度B、叶片数目n及叶片最小喉道间距S之间关系满足：ACd
s
＝n*B*S*Cd
s
，其中：Cd
s
为径向涡流器的空气流量系数；喷嘴与叶片式径向涡流器文氏管喉道的距离L和喉道直径D之间的满足文氏管和喷嘴积碳设计准则，以对叶片的布局与喷嘴位置进行匹配。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，每个叶片的安装方式相同，确定所述叶片最小喉道间距S的方法包括：获得叶片安装角γ、叶片厚度t和径向涡流器内径圆半径r；根据几何原理确定叶片最小喉道间距S与叶片安装角γ、叶片厚道t、径向涡流器内径圆半径r的关系且满足：3.根据权利要求2所述的方法，喷嘴安装在发动机燃烧室，其特征在于，还包括：根据设计要求确定喷嘴设计油雾锥角ψ和极限油...

【专利技术属性】
技术研发人员：马存祥，钟世林，邓远灏，郭凯，陈浩，李朋玉，袁昌波，
申请(专利权)人：中国航发四川燃气涡轮研究院，
类型：发明
国别省市：