一种应用气膜冷却隔板喷嘴的喷注面板制造技术

本发明专利技术属于高超声速高温风洞技术领域，具体涉及一种应用气膜冷却隔板喷嘴的喷注面板。喷注面板中的喷嘴采用同心圆布置方式，在均匀分布的若干个半径和中心圆圈上安装凸出喷注器面的隔板喷嘴作为隔断，隔板喷嘴将喷注面板分隔为中心圆形区域和若干个扇形区域，每个区域内安装缩进喷注器面的基本喷嘴。基本喷嘴为双组元同轴离心喷嘴，既供应燃料又供应氧化剂，是燃烧组织的基本单元。隔板喷嘴只供应氧化剂，是燃烧组织的辅助单元；一部分在隔板喷嘴凸出喷注器面的圆柱侧面形成一层低温气膜进行防护；另一部分氧化剂在隔板喷嘴出口端面形成一层低温气膜进行防护。喷注面板能够抑制高频燃烧振荡，同时，能够对伸入高温燃气的隔板喷嘴进行热防护。板喷嘴进行热防护。板喷嘴进行热防护。

【技术实现步骤摘要】
一种应用气膜冷却隔板喷嘴的喷注面板


[0001]本专利技术属于高超声速高温风洞
，具体涉及一种应用气膜冷却隔板喷嘴的喷注面板。

技术介绍

[0002]在风洞中开展高超声速飞行器以及超燃冲压发动机试验时，需要模拟马赫数、压力、温度、氧含量等参数，通常采用空气加热器对试验气体进行加热。燃烧加热器由于成本较低、启动迅速、运行时间长以及可提供高焓、高压的来流条件而得到广泛的应用。燃烧加热器与液体火箭发动机的工作原理基本一致，均是将燃烧剂和氧化剂经喷注器喷入燃烧室，完成掺混和燃烧等过程，产生高温高压的燃气。
[0003]喷注器的主要作用是对燃料和氧化剂进行合理分配，并实现燃料和氧化剂的雾化和掺混，喷注器是燃烧加热器的核心部件，同一喷注器面上布置的喷嘴数量一般为几个至几百个。当喷注器的尺寸达到一定尺度时，极易产生高频燃烧振荡现象，对设备造成严重损害。
[0004]当前，亟需发展一种能够抑制高频燃烧振荡的应用气膜冷却隔板喷嘴的喷注面板。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种应用气膜冷却隔板喷嘴的喷注面板。
[0006]本专利技术的应用气膜冷却隔板喷嘴的喷注面板，其特点是，所述的喷注面板为封闭的管体，管体的前端为燃料面板，管体的后端为氧化剂面板，燃料面板和氧化剂面板之间贯穿并固定若干个喷嘴；喷嘴的出口位于氧化剂面板的圆形的喷注器面上，以喷注器面的圆心为中心，喷嘴沿喷注器面的径向分布并呈N个同心圆排列，N≥6；喷嘴包括隔板喷嘴和基本喷嘴；在喷注器面上取均匀分布的M个半径，M≥3，在各半径上，对N/2进行向上取整，得到L；从外圈至内圈依次布置L个隔板喷嘴，在第L个隔板喷嘴的圆周上，全部布置隔板喷嘴；隔板喷嘴将喷注器面分成M+1个区域，中心区域为圆形区域，四周区域为扇形区域，各区域内布置基本喷嘴；中心区域的基本喷嘴数量与单个扇形区域中的基本喷嘴数量的差值范围为0~5；基本喷嘴为双组元同轴离心喷嘴，基本喷嘴的中心采用离心喷嘴供应燃料，基本喷嘴的环缝采用直流喷嘴供应氧化剂；离心喷嘴缩进喷注器面10mm~20mm，形成缩进室；氧化剂和燃料在基本喷嘴的缩进室内或出口处进行掺混、雾化、蒸发和燃烧；隔板喷嘴为柱体，隔板喷嘴内供应氧化剂；隔板喷嘴的前段插入并固定在燃料面板上；隔板喷嘴中段和后段的中心轴线上设置有中心通气孔，中段的侧壁还设置有沿周向均匀分布的侧向进气孔，侧向进气孔的轴线与中心轴线垂直；隔板喷嘴的后段凸出并固定在氧化剂面板上，凸出喷注器面50mm~80mm；在隔板喷嘴的后段的中心通气孔上，从前至后设置有K圈沿周向均匀分布的侧壁截面喷孔，侧壁截面喷孔的轴线与中心轴线的夹角范围
为30
°
~60
°
；在后段的圆柱表面上，从前至后设置有与K
‑
1圈侧壁截面喷孔一一对应的K
‑
1圈侧壁环形槽，K
‑
1圈侧壁截面喷孔的出口在对应的K
‑
1圈侧壁环形槽内，最后1圈侧壁截面喷孔为尾部侧向喷孔，尾部侧向喷孔的出口在隔板喷嘴的出口端面上且沿周向分布，中心通气孔的出口为尾部喷孔，尾部喷孔的出口在隔板喷嘴的出口端面的中心；尾部喷孔的内径小于中心通气孔的内径。
[0007]进一步地，所述的燃料为异丁烷或者酒精中的一种，氧化剂为常温空气和低温液氧混合后形成的低温富氧空气，低温富氧空气的温度范围为
‑
100℃至
‑
50℃。
[0008]进一步地，所述的隔板喷嘴和基本喷嘴均采用焊接方式固定。
[0009]进一步地，所述的侧向进气孔的流通面积为S1，中心通气孔的流通面积为S2，侧壁截面喷孔、尾部侧向喷孔和尾部喷孔的流通面积之和为S3，S1＞S2＞S3。
[0010]进一步地，所述的基本喷嘴的氧化剂流量为A1，隔板喷嘴的氧化剂流量为A2，A1:A2的范围为1:（0.5~0.7）。
[0011]本专利技术的应用气膜冷却隔板喷嘴的喷注面板中的喷嘴采用同心圆布置方式，在均匀分布的若干个半径和中心圆圈上安装凸出喷注器面的隔板喷嘴作为隔断，隔板喷嘴将喷注面板分隔为中心圆形区域和若干个扇形区域，每个区域内安装缩进喷注器面的基本喷嘴。基本喷嘴为双组元同轴离心喷嘴，既供应燃料又供应氧化剂，是燃烧组织的基本单元。隔板喷嘴只供应氧化剂，是燃烧组织的辅助单元；一部分氧化剂经侧向进气孔、中心通气孔、侧壁截面喷孔、侧壁环形槽流出，在隔板喷嘴凸出喷注器面的圆柱侧面形成一层低温气膜进行防护；另一部分氧化剂经侧向进气孔、中心通气孔、尾部侧向喷孔、尾部喷孔流出，在隔板喷嘴出口端面形成一层低温气膜进行防护。
[0012]本专利技术的应用气膜冷却隔板喷嘴的喷注面板，安装在喷注器壳体上，采用基本喷嘴和隔板喷嘴组装的喷注面板，能够抑制高频燃烧振荡的产生，同时，能够对伸入高温燃气中的隔板喷嘴进行有效的热防护。
附图说明
[0013]图1为本专利技术的应用气膜冷却隔板喷嘴的喷注面板的结构示意图（立体图）；图2为本专利技术的应用气膜冷却隔板喷嘴的喷注面板的结构示意图（立体剖面图）；图3为本专利技术的应用气膜冷却隔板喷嘴的喷注面板中的隔板喷嘴的结构示意图（立体剖面图）；图4为本专利技术的应用气膜冷却隔板喷嘴的喷注面板中的隔板喷嘴的结构示意图（剖面图）。
[0014]图中，1.燃料面板；2.隔板喷嘴；3.氧化剂面板；4.基本喷嘴；201.侧向进气孔；202.中心通气孔；203.侧壁截面喷孔；204.侧壁环形槽；205.尾部侧向喷孔；206.尾部喷孔。
实施方式
[0015]下面结合附图和实施例详细说明本专利技术。
[0016]如图1、图2所示，本专利技术的应用气膜冷却隔板喷嘴的喷注面板为封闭的管体，管体的前端为燃料面板1，管体的后端为氧化剂面板3，燃料面板1和氧化剂面板3之间贯穿并固
定若干个喷嘴；喷嘴的出口位于氧化剂面板3的圆形的喷注器面上，以喷注器面的圆心为中心，喷嘴沿喷注器面的径向分布并呈N个同心圆排列，N≥6；喷嘴包括隔板喷嘴2和基本喷嘴4；在喷注器面上取均匀分布的M个半径，M≥3，在各半径上，对N/2进行向上取整，得到L；从外圈至内圈依次布置L个隔板喷嘴2，在第L个隔板喷嘴2的圆周上，全部布置隔板喷嘴2；隔板喷嘴2将喷注器面分成M+1个区域，中心区域为圆形区域，四周区域为扇形区域，各区域内布置基本喷嘴4；中心区域的基本喷嘴4数量与单个扇形区域中的基本喷嘴4数量的差值范围为0~5；基本喷嘴4为双组元同轴离心喷嘴，基本喷嘴4的中心采用离心喷嘴供应燃料，基本喷嘴4的环缝采用直流喷嘴供应氧化剂；离心喷嘴缩进喷注器面10mm~20mm，形成缩进室；氧化剂和燃料在基本喷嘴4的缩进室内或出口处进行掺混、雾化、蒸发和燃烧；如图3、图4所示，隔板喷嘴2为柱体，隔板喷嘴2内供应氧化剂；隔板喷嘴2的前段插入并固定在燃料面板1上；隔板喷嘴2中段和后段的中心轴线上设置有中心通气孔202，中段的侧壁还设置有沿周向均匀分布的侧向进气孔201，侧向进气孔201的轴线与中心轴线垂直；隔板喷嘴2的后段本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应用气膜冷却隔板喷嘴的喷注面板，其特征在于，所述的喷注面板为封闭的管体，管体的前端为燃料面板（1），管体的后端为氧化剂面板（3），燃料面板（1）和氧化剂面板（3）之间贯穿并固定若干个喷嘴；喷嘴的出口位于氧化剂面板（3）的圆形的喷注器面上，以喷注器面的圆心为中心，喷嘴沿喷注器面的径向分布并呈N个同心圆排列，N≥6；喷嘴包括隔板喷嘴（2）和基本喷嘴（4）；在喷注器面上取均匀分布的M个半径，M≥3，在各半径上，对N/2进行向上取整，得到L；从外圈至内圈依次布置L个隔板喷嘴（2），在第L个隔板喷嘴（2）的圆周上，全部布置隔板喷嘴（2）；隔板喷嘴（2）将喷注器面分成M+1个区域，中心区域为圆形区域，四周区域为扇形区域，各区域内布置基本喷嘴（4）；中心区域的基本喷嘴（4）数量与单个扇形区域中的基本喷嘴（4）数量的差值范围为0~5；基本喷嘴（4）为双组元同轴离心喷嘴，基本喷嘴（4）的中心采用离心喷嘴供应燃料，基本喷嘴（4）的环缝采用直流喷嘴供应氧化剂；离心喷嘴缩进喷注器面10mm~20mm，形成缩进室；氧化剂和燃料在基本喷嘴（4）的缩进室内或出口处进行掺混、雾化、蒸发和燃烧；隔板喷嘴（2）为柱体，隔板喷嘴（2）内供应氧化剂；隔板喷嘴（2）的前段插入并固定在燃料面板（1）上；隔板喷嘴（2）中段和后段的中心轴线上设置有中心通气孔（202），中段的侧壁还设置有沿周向均匀分布的侧向进气孔（201），侧向进气孔（201）的轴线与中心轴线垂直；隔板喷嘴（2）的后段凸出并固定在氧化剂面板（3）上，凸出喷注器面50mm~80mm；在隔板喷嘴（2）的后段的中心通气孔（202）上，从前至后设置有K圈沿周向均匀分布的侧壁截面喷孔（203），侧壁截面喷孔（203）的轴线与中心轴线的夹角范围为3...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾令国，靳雨树，吕德润，孟繁星，张林，杨样，刘崇智，田梦园，陈德江，唐志共，
申请(专利权)人：中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所，
类型：发明
国别省市：