一種強化液膜破碎效果的文氏管裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于燃?xì)鉁u輪發(fā)動機領(lǐng)域，涉及一種高效燃料霧化的文氏管和由該文氏管組成的火焰筒和燃?xì)廨啓C燃燒室。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代航空發(fā)動機的發(fā)展要求燃燒室具有高溫升、低排放的特性。眾所周知液體燃料在空氣中燃燒，首先蒸發(fā)成燃油蒸汽，然后再進(jìn)行燃燒。因此，燃燒的快慢在某種程度上取決于燃油蒸發(fā)的快慢。為了提高燃油的燃燒速度就必須要提高燃油蒸發(fā)速度。而提高燃油蒸發(fā)速度的非常重要的方法就是利用噴霧技術(shù)把燃油變成很細(xì)小的霧滴，以增加其蒸發(fā)面積。高溫升、低排放對燃料的霧化有更高的要求。
[0003]關(guān)于燃料的霧化，形象地說，液體燃料的霧化過程類似于廚房里土豆切丁過程。典型的切法是先切片，后切絲，最后切成丁。其中片的厚薄、絲的粗細(xì)都將影響最后丁的大小。一般噴嘴中，我們也類似地采用先在文氏管上形成油膜(片)，然后經(jīng)由兩級旋流器進(jìn)行霧化，形成液滴的霧化過程設(shè)計。而對液體起破碎作用的力，包括氣動力和慣性力。氣動力的作用是氣體與液流之間以大的相對速度產(chǎn)生相互作用，以及由于液流受氣動力方向不同而形成的壓力使液流變形、失穩(wěn)、破裂。慣性力的作用是以較大液流速度使液流處于強紊流狀態(tài)，其橫向擾動使流體變形，以至于失穩(wěn)而破裂。文氏管上液膜的霧化過程一般就不由(至少不完全由)噴嘴結(jié)構(gòu)控制，而是由液體的表面張力(及粘性)、液膜或液絲的動能，或者空氣的動能等控制了。我們對于文氏管的改進(jìn)可以有效地加大氣動力與慣性力，使液膜更容易失穩(wěn)破裂，進(jìn)而加強了霧化效果，可以有效地促進(jìn)燃料液膜變?yōu)樾∫旱蔚倪^程。
[0004]該強化霧化效果的文氏管裝置，對于高性能航空發(fā)動機的研制具有重大的潛在應(yīng)用價值。目前關(guān)于燃?xì)廨啓C燃燒室燃料的霧化研宄主要集中于對復(fù)合噴射方式的研宄，而關(guān)于文氏管結(jié)構(gòu)對于燃料霧化的影響卻少有研宄。很少見到關(guān)于在文氏管出口處內(nèi)壁面上開孔或加凸臺的文章或?qū)＠?。而這種文氏管采用了預(yù)膜霧化的方式，其霧化不受來流空氣質(zhì)量流量大小的影響，霧化質(zhì)量好；孔和凸臺的存在加大了燃料液膜的擾動，強化了霧化效果，且結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單，加工方便，有不容小視的應(yīng)用前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提出一種新的高效燃料霧化的文氏管和由該文氏管組成的火焰筒和燃?xì)廨啓C燃燒室，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點是相對于其他燃?xì)廨啓C燃燒室上的文氏管，加大了對文氏管上燃料液膜的擾動，強化了霧化效果，且結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單。
[0006]技術(shù)方案
[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種強化液膜破碎效果的文氏管裝置。
[0008]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:
[0009]1、一種強化液膜破碎效果的文氏管裝置，其特征在于:該文氏管位于一級旋流器和二級旋流器出口中間位置。
[0010]2、根據(jù)要求I所述的一種強化液膜破碎效果的文氏管裝置，其特征在于:在所述文氏管管壁上開圓孔，開圓孔區(qū)域范圍為距文氏管出口 1mm處到文氏管出口處，所開孔的直徑的大小范圍為05-2_，文氏管上所開孔的孔壁面的切線與文氏管中軸線所形成的夾角中的銳角，該夾角的角度變化范圍為0-90度。
[0011]3、根據(jù)要求I或2所述的一種強化液膜破碎效果的文氏管裝置，其特征在于:在所述文氏管管壁上開圓孔，所開圓孔排數(shù)為1-6排，在文氏管管壁上所開的孔在排數(shù)超過一排時可以采取叉排或順排的排列方式，其排間距的可選變化范圍為最小孔徑大小的ι-?ο倍。在文氏管軸向的同一位置處的孔具有相同的形狀和孔間距，在文氏管管壁上不同排的孔可以有不同的形狀和間距，其孔間距的可選變化范圍為孔徑的ι-?ο倍。
[0012]4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種強化液膜破碎效果的文氏管裝置，其特征在于，在所述文氏管管壁上加菱形凸臺，加凸臺的區(qū)域范圍為距文氏管出口 1mm處到文氏管出口處，所加凸臺排數(shù)為1-6排，此菱形凸臺兩對角線長度范圍均為0.6-3mm，文氏管內(nèi)壁上凸臺的高度尺寸范圍為0.2-2_。
[0013]5、根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的一種強化液膜破碎效果的文氏管裝置，其特征在于，在文氏管管壁上所加的凸臺在排數(shù)超過一排時可以采取叉排或順排的排列方式。其排間距的可選變化范圍為凸臺最小對角線長度的ι-?ο倍，在文氏管軸向的同一位置處的凸臺具有相同的形狀和間距，在文氏管管壁上不同排的凸臺可以有不同的形狀和間距，其凸臺間距的可選變化范圍為凸臺最小對角線長度的1-10倍。
[0014]6、一種強化液膜破碎效果的文氏管裝置，其特征在于:由要求1-5中的一種強化液膜破碎效果的文氏管裝置配合一級旋流器葉片、二級旋流器葉片和套筒可以構(gòu)成一種高效霧化的雙級旋流器。
[0015]7、一種強化液膜破碎效果的文氏管裝置，其特征在于:由要求1-6所述的一種包含強化液膜破碎效果的文氏管裝置的雙級旋流器可以構(gòu)成燃?xì)廨啓C燃燒室。
[0016]這種強化液膜破碎效果的文氏管裝置的加入加大了文氏管上燃油液膜的擾動，使燃?xì)廨啓C燃燒室里燃油霧化地更充分，以便更好地與空氣摻混，提高燃燒效率，而且加工方便。
【附圖說明】
[0017]圖1:雙級旋流器整體結(jié)構(gòu)三維圖
[0018]圖2:雙級旋流器文氏管開孔剖視圖
[0019]圖3:雙級旋流器文氏管打孔位置示意圖
[0020]圖4:順排布置開孔的文氏管
[0021]圖5:叉排布置開孔的文氏管
[0022]圖6:內(nèi)壁有凸臺的文氏管
[0023]圖中1-文氏管霧化孔；2-套筒；3_文氏管；4_旋流器一級葉片；5_旋流器二級葉片；6-打孔位置。
【具體實施方式】
[0024]現(xiàn)結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述:
[0025]結(jié)合圖1、圖2、圖3，本發(fā)明提供了一種新的強化霧化效果的文氏管以及由這種文氏管組成的的旋流器和該旋流器所構(gòu)成的燃?xì)廨啓C燃燒室。圖1為雙級旋流器三維視圖，圖2、圖3表示了文氏管開孔區(qū)域大致位置。圖4、圖5表示了叉排和順排兩種排列方式。圖6表示了凸臺方式的文氏管。當(dāng)高速的液膜流經(jīng)文氏管的開孔或凸臺區(qū)域時，完整的液膜會被擾亂，合理安排孔或凸臺的位置可以促進(jìn)液滴的高效霧化，使得液滴尺寸更均勻，提高霧化效果。
[0026]傳統(tǒng)的文氏管后部都是光滑的，燃油形成液膜后，在光滑的文氏管表面高速流動，在文氏管出口處與壁面分離，液膜上下表面的氣體流動狀況不同，進(jìn)而導(dǎo)致了液膜的破碎霧化。
[0027]對于文氏管開孔情況，由于孔的存在，導(dǎo)致二級旋流器氣流通過孔吹向一級旋流器的流動區(qū)域，擾亂了文氏管上燃料液膜的流動，即加強了對液膜的擾動，以此來達(dá)到更好的霧化效果。
[0028]對于文氏管上加凸臺的情況，由于凸臺的存在，擾亂了原有的液膜的流動狀態(tài)，導(dǎo)致液膜出現(xiàn)孔洞，隨著流動的進(jìn)行，這種孔洞的尺寸不斷變大，直到相鄰的孔不斷連結(jié)上，形成不穩(wěn)定規(guī)則的液體帶子或條子。這些不規(guī)則的液帶再破碎成不同尺寸的液滴。這樣，通常液膜出現(xiàn)孔的距離比較有規(guī)律，形成的不規(guī)則液帶直徑比較均一，因而霧化的液滴的尺寸比較均勻。
【主權(quán)項】
1.一種強化液膜破碎效果的文氏管裝置，其特征在于:該文氏管位于一級旋流器和二級旋流器出口中間位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種強化液膜破碎效果的文氏管裝置，其特征在于:在所述文氏管管壁上開圓孔，開圓孔區(qū)域范圍為距文氏管出口 1mm處到文氏管出口處，所開孔的直徑的大小范圍為0.5-2mm，文氏管管壁上的孔在穿透管壁的過程中，文氏管上所開孔的壁面的切線與文氏管中軸線所形成的夾角中的銳角，其角度變化范圍為0-90度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種強化液膜破碎效果的文氏管裝置，其特征在于:在所述文氏管管壁上開圓孔，所開圓孔排數(shù)為1-6排，在文氏管管壁上所開的孔在排數(shù)超過一排時可以采取叉排或順排的排列方式，其排間距的可選變化范圍為最小孔徑大小的ι-?ο倍。在文氏管軸向的同一位置處的孔具有相同的形狀和孔間距，在文氏管管壁上不同排的孔可以有不同的形狀和間距，其孔間距的可選變化范圍為孔徑的ι-?ο倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種強化液膜破碎效果的文氏管裝置，其特征在于，在所述文氏管管壁上加菱形凸臺，加凸臺的區(qū)域范圍為距文氏管出口 1mm處到文氏管出口處，所加凸臺排數(shù)為1-6排，此菱形凸臺兩對角線長度范圍均為0.6-3_，文氏管內(nèi)壁上凸臺的高度尺寸范圍為0.2-2_。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的一種強化液膜破碎效果的文氏管裝置，其特征在于，在文氏管管壁上所加的凸臺在排數(shù)超過一排時可以采取叉排或順排的排列方式。其排間距的可選變化范圍為凸臺最小對角線長度的1-10倍，在文氏管軸向的同一位置處的凸臺具有相同的形狀和間距，在文氏管管壁上不同排的凸臺可以有不同的形狀和間距，其凸臺間距的可選變化范圍為凸臺最小對角線長度的1-10倍。
6.一種強化液膜破碎效果的文氏管裝置，其特征在于:由權(quán)利要求1-5中的一種強化液膜破碎效果的文氏管裝置配合一級旋流器葉片、二級旋流器葉片和套筒可以構(gòu)成一種高效霧化的雙級旋流器。
7.—種強化液膜破碎效果的文氏管裝置，其特征在于:由權(quán)力要求1-6所述的一種包含強化液膜破碎效果的文氏管裝置的雙級旋流器可以構(gòu)成燃?xì)廨啓C燃燒室。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種強化液膜破碎效果的文氏管裝置。在文氏管喉道與文氏管出口之間的區(qū)域設(shè)有數(shù)排擾流用凸臺或孔，起到擾亂液膜流動，強化霧化效果的作用。當(dāng)高速的液膜流經(jīng)該區(qū)域時完整的液膜將會被擾亂，針對不同的雙級旋流器我們合理地安排孔或凸臺的位置可以有效促進(jìn)液滴的高效霧化。本發(fā)明的優(yōu)勢在于盡在傳統(tǒng)文氏管的基礎(chǔ)上進(jìn)行小幅改動便可強化霧化效果，很有實用價值。
【IPC分類】F23R3-38
【公開號】CN104676647
【申請?zhí)枴緾N201410856241
【發(fā)明人】張群, 楊省喆, 孫順利, 閆東博, 徐昕歆
【申請人】西北工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2014年12月15日