基于射流等离子体活化的超声速稳定燃烧方法技术

基于射流等离子体活化的超声速稳定燃烧方法，它涉及一种超声速稳定燃烧的方法，以解决现有稳定火焰燃烧方法中的支板厚度较大，导致流动损失大、超声速燃烧性能低的问题。方法：一、第一Ｌ形通孔和第三Ｌ形通孔中均镀有陶瓷膜；二、第二Ｌ形通孔的输入端与燃油管连接，第一Ｌ形通孔和第三Ｌ形通孔的输入端分别与其对应的等离子体发生装置连接；三、燃油由第二Ｌ形通孔注入到主燃烧区处形成扩散火焰；等离子体发生装置产生的等离子体由第一Ｌ形通孔和第三Ｌ形通孔注入到主燃烧区处并喷射产生射流型的等离子体；四、等离子体促进了扩散火焰的燃烧并形成一股持续的燃烧火焰，实现超声速稳定燃烧。本发明专利技术用于超声速燃烧室中燃料的点火、混合和燃烧。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种超声速稳定燃烧的方法。
技术介绍
超声速燃烧技术中，来流在燃烧室以超声速流动，滞流时间只有几毫秒，在如此短 时间内要实现燃料的点火和燃烧很困难，稳定火焰的措施是超声速燃烧组织所必需的方 式。支板式燃烧方法是目前常用的稳定火焰方法，通过支板内嵌的管道将燃料引入燃烧室 中，利用燃料的自身扩散来实现高速气流中的燃烧。为了稳定火焰，要求支板较厚(IOmm 15mm)，来构建尾端的大尺度低速漩涡区，以利于可燃气体在此区域停留足够时间来形成稳 定的高温火焰。超声速燃烧室中的厚支板所带来的流动损失往往较大，降低了超声速燃烧 的性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是为提供一种，以解 决现有的支板式燃烧方法中支板厚度较大，导致流动损失大、超声速燃烧性能低的问题。本专利技术的方法是通过以下步骤实现的步骤一、在发动机燃烧室中支板的壁厚上 由发动机燃烧室的主燃烧区至燃烧室入口处依次加工三个L形通孔，分别是第一 L形通孔、 第二 L形通孔和第三L形通孔，第一 L形通孔、第二 L形通孔和第三L形通孔均透过发动机 燃烧室的外壳与外部相通，第一 L形通孔和第三L形通孔的内表面均镀有陶瓷膜，支板的厚 度为5mm 8mm ；步骤二、第二 L形通孔的输入端与燃油管连接，第一 L形通孔和第三L形通 孔的输入端分别与其对应的等离子体发生装置上的出口连接，第一 L形通孔、第二 L形通孔 和第三L形通孔输出端均朝向发动机燃烧室的主燃烧区；步骤三、燃油由第二L形通孔注入 到发动机燃烧室的主燃烧区处，形成扩散火焰；等离子体发生装置在高电压高频率电源激 励作用下产生的等离子体由第一L形通孔和第三L形通孔注入到发动机燃烧室的主燃烧区 处，并在主燃烧区处喷射产生射流型的等离子体，等离子体电源的电压为5000V 10000V， 频率为30000Hz 50000Hz，产生等离子体的工作介质为氩气；步骤四、等离子体中的活化 基团促进了扩散火焰的燃烧，形成一股持续的燃烧火焰，且该火焰可以在发动机燃烧室内 稳定存在，从而实现超声速稳定燃烧。本专利技术的优点是本专利技术在支板内增加了镀有陶瓷膜的通道，将燃烧室外部产生 的等离子体导入燃烧室中；利用了等离子体的活化作用来诱发燃料的连锁燃烧反应，形成 一股持续的燃烧火焰；该火焰的稳定主要依赖于等离子体的存在，不需要支板尾端产生大 尺度低速漩涡区，从而降低了支板厚度的设计要求，减小了支板的流动损失。附图说明图1是本专利技术的具体实施方式一的结构示意图，图2是本专利技术的具体实施方式一 中的步骤二里的等离子体发生装置3的结构示意图(图中标记6为高电压高频率电源、标记5-2为高强度石英管、标记5-3为堵塞、标记5-4为不锈钢管)。 具体实施例方式具体实施方式一结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式是通过以下步骤实 现的步骤一、在发动机燃烧室2中支板1的壁厚上由发动机燃烧室2的主燃烧区2-1至 燃烧室入口处依次加工三个L形通孔，分别是第一 L形通孔1-1、第二 L形通孔1-2和第三 L形通孔1-3，第一 L形通孔1-1、第二 L形通孔1-2和第三L形通孔1_3均透过发动机燃 烧室2的外壳与外部相通，第一 L形通孔1-1和第三L形通孔1-3的内表面均镀有陶瓷膜， 支板1的厚度为5mm 8mm ；步骤二、第二 L形通孔1-2的输入端与燃油管连接，第一 L形 通孔1-1和第三L形通孔1-3的输入端分别与其对应的等离子体发生装置3上的出口 3-1 连接，第一 L形通孔1-1、第二 L形通孔1-2和第三L形通孔1-3输出端均朝向发动机燃烧 室2的主燃烧区2-1 ；步骤三、燃油由第二 L形通孔1-2注入到发动机燃烧室2的主燃烧区 2-1处，形成扩散火焰4 ；等离子体发生装置3在高电压高频率电源激励作用下产生的等离 子体由第一 L形通孔1-1和第三L形通孔1-3注入到发动机燃烧室2的主燃烧区2-1处，并 在主燃烧区2-1处喷射产生射流型的等离子体5，等离子体电源的电压为5000V 10000V， 频率为30000Hz 50000Hz，产生等离子体的工作介质为氩气；步骤四、等离子体5中的活 化基团促进了扩散火焰4的燃烧，形成一股持续的燃烧火焰，且该火焰可稳定存在于发动 机燃烧室2内，等离子体5中的高能粒子通过碰撞作用会引起燃料分子的离解、激发甚至电 离，形成了大量的活性基团和强氧化性粒子，这些活性基团作为燃烧过程的“强心剂”，会急 剧加速燃烧过程，形成燃烧连锁反应；由此，等离子体5强化了主燃烧区2-1燃料的燃烧反 应，形成了一股依赖于等离子体活化作用的燃烧火焰，实现了燃料的稳定燃烧，即实现超声 速稳定燃烧。等离子体发生装置3为现有技术。具体实施方式二 结合图1说明本实施方式，本实施方式的步骤一中支板1的厚 度为6mm。现有技术中的支板厚度都大于10mm，支板的厚度越大，使得超声速燃烧的损失越 大；本专利技术中的支板1厚度为6mm，能够降低支板1在超声速燃烧室中的损失。其它步骤与具体实施方式一相同。具体实施方式三结合图1说明本实施方式，本实施方式的步骤一中的第一 L形通 孔1-1和第三L形通孔1-3的内表面陶瓷膜的厚度为0. Imm 0. 2mm。陶瓷膜实现了等离 子体与支板间的绝缘作用，且陶瓷膜在等离子体的碰撞下能产生二次电子发射，有利于等 离子体在通孔中的稳定传播。其它步骤与具体实施方式一或二相同。具体实施方式四本实施方式的步骤三中的等离子体电源的电压为6500V。其它 步骤与具体实施方式三相同。具体实施方式五本实施方式的步骤三中的步骤三中的等离子体电源的频率为 40000Hz。其它步骤与具体实施方式一或四相同。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于射流等离子体活化的超声速稳定燃烧方法，其特征在于：所述方法是通过以下步骤实现的：步骤一、在发动机燃烧室（２）中支板（１）的壁厚上由发动机燃烧室（２）的主燃烧区（２－１）至燃烧室入口处依次加工三个Ｌ形通孔，分别是第一Ｌ形通孔（１－１）、第二Ｌ形通孔（１－２）和第三Ｌ形通孔（１－３），第一Ｌ形通孔（１－１）、第二Ｌ形通孔（１－２）和第三Ｌ形通孔（１－３）均透过发动机燃烧室（２）的外壳与外部相通，第一Ｌ形通孔（１－１）和第三Ｌ形通孔（１－３）的内表面均镀有陶瓷膜，支板（１）的厚度为５ｍｍ～８ｍｍ；步骤二、第二Ｌ形通孔（１－２）的输入端与燃油管连接，第一Ｌ形通孔（１－１）和第三Ｌ形通孔（１－３）的输入端分别与其对应的等离子体发生装置（３）上的出口（３－１）连接，第一Ｌ形通孔（１－１）、第二Ｌ形通孔（１－２）和第三Ｌ形通孔（１－３）输出端均朝向发动机燃烧室（２）的主燃烧区（２－１）；步骤三、燃油由第二Ｌ形通孔（１－２）注入到发动机燃烧室（２）的主燃烧区（２－１）处，形成扩散火焰（４）；等离子体发生装置（３）在高电压高频率电源激励作用下产生的等离子体由第一Ｌ形通孔（１－１）和第三Ｌ形通孔（１－３）注入到发动机燃烧室（２）的主燃烧区（２－１）处，并在主燃烧区（２－１）处喷射产生射流型的等离子体（５），等离子体电源的电压为５０００Ｖ～１００００Ｖ，频率为３００００Ｈｚ～５００００Ｈｚ，产生等离子体的工作介质为氩气；步骤四、等离子体（５）中的活化基团促进了扩散火焰（４）的燃烧，形成一股持续的燃烧火焰，且该火焰可稳定存在于发动机燃烧室（２）内，实现超声速稳定燃烧。...

【技术特征摘要】
一种基于射流等离子体活化的超声速稳定燃烧方法，其特征在于所述方法是通过以下步骤实现的步骤一、在发动机燃烧室(2)中支板(1)的壁厚上由发动机燃烧室(2)的主燃烧区(2 1)至燃烧室入口处依次加工三个L形通孔，分别是第一L形通孔(1 1)、第二L形通孔(1 2)和第三L形通孔(1 3)，第一L形通孔(1 1)、第二L形通孔(1 2)和第三L形通孔(1 3)均透过发动机燃烧室(2)的外壳与外部相通，第一L形通孔(1 1)和第三L形通孔(1 3)的内表面均镀有陶瓷膜，支板(1)的厚度为5mm～8mm；步骤二、第二L形通孔(1 2)的输入端与燃油管连接，第一L形通孔(1 1)和第三L形通孔(1 3)的输入端分别与其对应的等离子体发生装置(3)上的出口(3 1)连接，第一L形通孔(1 1)、第二L形通孔(1 2)和第三L形通孔(1 3)输出端均朝向发动机燃烧室(2)的主燃烧区(2 1)；步骤三、燃油由第二L形通孔(1 2)注入到发动机燃烧室(2)的主燃烧区(2 1)处，形成扩散火焰(4)；等离子体发生装置(3)在高电压高频率电源激励作用下产生的等离子体...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐井峰，于达仁，鲍文，何永锋，罗昌金，邓立君，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：93[中国|哈尔滨]