一種帶有凸臺擾流結構的新型火焰穩(wěn)定器的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于渦輪/沖壓組合發(fā)動機和渦扇發(fā)動機加力/沖壓燃燒室技術領域，特別涉及一種噴油和穩(wěn)定一體化設計的火焰穩(wěn)定器。
【背景技術】
[0002]渦輪/沖壓組合發(fā)動機以拓寬飛行包線、實現常規(guī)起落、可重復使用的性能優(yōu)點備受關注，也是現階段被認為最有潛力的高超聲速飛行器動力裝置?，F代先進的渦扇發(fā)動機為達到更大的推重比，主燃室的溫升大，燃氣在渦輪前溫度明顯提高，燃氣流量大，流速更快，使得進入渦扇加力燃燒室或沖壓/加力燃燒室的來流溫度和速度大大提高，來流溫度提高有利于燃油的蒸發(fā)，但也使燃油噴出后的穿透距離縮短、摻混能力減弱，而來流速度的提高更加劇了燃油和空氣摻混的不利因素；同時，來流速度增加后縮短了燃油在燃燒室內的停留時間，給燃燒組織帶來了更大的困難。并且在高溫氣流中工作的穩(wěn)定器和供油管都需要進行冷卻，因此把穩(wěn)定器和供油系統(tǒng)進行一體化設計，引入適量的冷卻氣對穩(wěn)定器和供油系統(tǒng)進行冷卻，以提高穩(wěn)定器的工作穩(wěn)定性、可靠性。設計能解決以上問題的噴油和穩(wěn)定一體化火焰穩(wěn)定器結構是渦輪/沖壓組合發(fā)動機和渦扇發(fā)動機中加力/沖壓燃燒室亟需解決的關鍵。
【實用新型內容】
[0003]本實用新型旨在克服現有技術的不足，提供一本實用新型要解決的問題是在高溫、高速的進氣條件下組織穩(wěn)定燃燒，提高燃油的噴射深度，改善燃油的擴散和摻混性能，縮短火焰穩(wěn)定器之間的聯焰距離，并且有效抑制穩(wěn)定器下游的燃燒脈動現象。
[0004]本實用新型提供的一種帶有凸臺擾流結構的新型火焰穩(wěn)定器，包括相連的V型段I和長直段2，所述V型段I呈三角形柱狀體，長直段2呈長方體，V型段I和長直段2相連;在所述長直段2的對稱側面上設有凸臺擾流結構3和燃油噴注孔4。
[0005]進一步的，所述V型段I為等腰三角形的柱狀體，其底面與V型段I的一個側面完全重合，二者為一體化加工而成。
[0006]作為一種優(yōu)選，所述凸臺擾流結構3為三角形的凸臺擾流結構或者楔形的凸臺擾流結構。
[0007]更進一步的，所述凸臺擾流結構3的外形參數與V型段I和長直段2相匹配設計而成;所述燃油噴注孔4位置的選定根據凸臺擾流結構3所決定。
[0008]本實用新型采用以上技術方案與現有技術相比，具有以下技術效果:
[0009](I)強化燃油的霧化，加強油霧摻混。在三角型、楔形凸臺的后方，會形成小渦，燃油噴出后，經過小渦的氣動擾動、剪切作用，加劇油霧液滴破碎，油氣會更好的實現摻混。
[0010]火焰穩(wěn)定器的長直段上排布三角型凸臺的結構，更易使噴油分流，經過凸臺后方的氣動擾動，加強了油氣的摻混，尤其是在穩(wěn)定器的徑向方向更易形成均勻態(tài)勢，在同一根穩(wěn)定器的徑向方向的火焰?zhèn)餮娓焖?，火焰穩(wěn)定器后方可以組織穩(wěn)定燃燒。[0011 ]火焰穩(wěn)定器的長直段上排布楔形凸臺的結構中，更易使噴油沿凸臺壁面向周向噴射，提高了燃油的噴射深度，在楔形凸臺的后方會有小渦出現，在氣動剪切的作用下，加強了燃油的霧化及摻混，燃燒的高溫區(qū)聯焰距離縮短，保證火焰穩(wěn)定器后方組織穩(wěn)定燃燒。
[0012](2)縮短聯焰距離。燃油的噴射深度提高，相鄰火焰穩(wěn)定器之間燃油可以在更短的距離內相交，反映了火焰穩(wěn)定器后方的火焰可以在更短的距離內相交，實現了縮短聯焰距離的要求。
[0013](3)有效抑制火焰穩(wěn)定器下游的燃燒脈動現象。與常規(guī)V型段+長直段的火焰穩(wěn)定器相比，在不同的油氣比、進氣條件下，燃燒的高溫區(qū)脈動現象得到抑制，保證了火焰穩(wěn)定器的穩(wěn)定組織燃燒。
【附圖說明】
[0014]以下將結合附圖對本實用新型作進一步說明:
[0015]圖1為本實用新型中帶有三角型凸臺結構的新型火焰穩(wěn)定器示意圖；
[0016]圖2為本實用新型中帶有楔形凸臺結構的新型火焰穩(wěn)定器示意圖；
[0017]圖3常規(guī)的V型段+長直段的火焰穩(wěn)定器示意圖；
[00?8]圖4三種火焰穩(wěn)定器后方油霧場(50mm、150mm、300mm)濃度曲線；
[0019]圖5帶有三角型凸臺結構模型的熱態(tài)溫度場等值線圖；
[0020]圖6常規(guī)的V型段加長直段的火焰穩(wěn)定器熱態(tài)溫度場等值線圖；
[0021]圖7帶有楔型凸臺結構模型的熱態(tài)溫度場等值線圖；
[0022]圖8三種火焰穩(wěn)定器后方溫度場(50mm、150mm、300mm)溫度曲線；
[0023]圖中，1-V型段、2-長直段、3-凸臺擾流結構、4-燃油噴注孔。
【具體實施方式】
[0024]本實用新型提供一種帶有凸臺擾流結構的新型火焰穩(wěn)定器，為使本實用新型的目的，技術方案及效果更加清楚，明確，以及參照附圖并舉實例對本實用新型進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0025]如圖1、圖2所示，一種帶有凸臺擾流結構的新型火焰穩(wěn)定器，包括V型段I，長直段2(兩者連接為一體)，凸臺擾流結構3和燃油噴注孔4加裝在長直段2之上。
[0026]所述的V型段I與長直段2是相互匹配的，凸臺擾流結構3的外形參數也是和V型段I和長直段2相匹配設計的;燃油噴注孔4位置的選定是和凸臺擾流結構3相關聯的。
[0027 ]通過凸臺增加對噴油位置下游局部氣流的橫向擾流作用，增加噴注燃油的穿透深度、促進燃油和空氣的混合。凸臺結構的設計應兼顧考慮提高摻混和降低阻力損失的要求，在無凸臺擾流結構的模型計算中得到燃油的噴射軌跡和噴射深度，初步確定凸臺擾流結構的最小高度和最小寬度，且由于降低阻力損失的要求，限制凸臺擾流結構的最大高度以及最大寬度，采用楔形凸臺的擾流結構就是在保持摻混強度的基礎上，降低阻力損失的改進設計。
[0028]凸臺擾流結構在長直段上的離散布置則與燃油噴注孔位置相匹配，根據無凸臺擾流結構的模型中數值模擬結果，分別比較在長直段上的前置噴油與后置噴油的不同結果，得到前置噴油的計算結果要明顯好于后置噴油，所以在長直段上的噴注孔以及凸臺擾流結構軸向位置已確定。
[0029]凸臺擾流結構3尾緣與長直段尾緣并不齊平。主要目的是在凸臺擾流結構之后先形成小渦擾動，由于氣流擾動對燃油進行第一次剪切摻混。
[0030]燃油噴注孔4位置的選取，在長直段的的側面開孔噴油，選在凸臺擾流結構3正前方位置。
[0031]