[发明专利]一种斜喷非预混环形燃烧室点火机理研究装置

说明书

本发明公开一种斜喷非预混环形燃烧室点火机理研究装置，属于航空发动机和燃气轮机研究领域，包括配气室、环形燃烧室和雾化射流组件；配气室包括顶部法兰盘，环形燃烧室包括斜喷旋流喷嘴、燃烧室内壁和燃烧室外壁组件；斜喷旋流喷嘴倾斜安装在顶部法兰盘上，环形燃烧室与配气室连通；雾化喷嘴倾斜穿过燃烧室外壁组件进入环形燃烧室；燃烧室外壁组件侧壁上设置有点火针孔。空气进入配气室后经过蜂窝板整流，之后由斜喷旋流喷嘴产生旋流后进入环形燃烧室，与雾化后的燃油相混合后由点火针引燃，实现非预混状态下的斜喷射流点火，用于提供周向角动量的旋流空气对环形燃烧室雾化点火机理的研究。

技术领域

本发明属于航空发动机和燃气轮机研究领域，更具体地，涉及到燃烧室中燃油雾化与斜喷旋流空气相互作用及点火研究实验领域，尤其涉及到一种综合光学诊断、声学测量的环形燃烧室中点火机理实验研究装置。

背景技术

在航空发动机和燃气轮机的设计过程中，燃烧室的点火是一个非常关键的过程，涉及复杂的物理过程也具有重要的科学意义，如何优化燃烧室出口和火焰管壁产生较高的局部热负荷分布以提高发动机效率，以及保证航空发动机在高空、高原和寒冷等复杂的条件下稳定点燃，是当前航空发动机界所研究的重点。现代航空发动机燃烧室具有先进的环形结构，带有多个旋流燃烧器。此类环形结构主要有两种：一种是直流燃烧室，通常在大多数涡扇发动机中采用；另一种是逆流燃烧室，通常用于采用离心式压缩机的中小型涡轮轴航空发动机，此两种燃烧室均为直喷式，对燃烧室长度有一定的要求。而在当下，先进的燃烧室设计采用布局更加紧凑和高温升的短环形燃烧室，这就给传统的旋流燃烧器的中心轴线平行于发动机的中心轴线的直流或逆流型设计提出了挑战。

对于工业级的环形燃烧室，其结构紧凑集成度高，测量窗口安装困难，难以在实际的发动机实验平台上对流场细节、点火性能及火焰传播特征、热声耦合机制等进行深入研究，因此实验室尺度的环形燃烧室研究模型在相关研究中更为普遍。

在实验室尺度的环形燃烧室研究模型中，较多研究是基于气体燃料的预混和部分预混模型开展，而液体雾化喷射的环形燃烧室更接近于航空发动机的实际工作配置，基于此模型开展环形燃烧室内流场特征、点火和火焰传播以及热声耦合等试验对于航空发动机研究更为贴近实际，而且非预混模式下的环形燃烧室雾化点火机理尚未研究，对于优化航空发动机和燃气轮机的设计有重要意义。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种可通过斜喷旋流喷嘴来产生旋流流动，以缩短环形燃烧室长度以及满足高温升需求的环形燃烧室，同时本发明中的燃烧室包含有非预混周向喷雾部分，可以在实验室尺度满足接近于实际航空发动机的相关研究，包括流场特征、点火及火焰传播过程和热声耦合机制等内容，而且，可以通过改变调整结构参数和实验参数来进行不同工况和不同条件下的研究。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种斜喷非预混环形燃烧室点火机理研究装置，包括：配气室、环形燃烧室和雾化射流组件；所述配气室包括顶部法兰盘，所述环形燃烧室包括斜喷旋流喷嘴、燃烧室内壁和燃烧室外壁组件，所述燃烧室内壁和所述燃烧室外壁组件安装在所述顶部法兰盘的顶端；所述斜喷旋流喷嘴倾斜穿过所述顶部法兰盘并安装在所述顶部法兰盘上，所述环形燃烧室与所述配气室通过所述斜喷旋流喷嘴连通；所述雾化射流组件包括雾化喷嘴和雾化喷嘴固定座，所述雾化喷嘴固定座上设置输油进口螺纹孔和雾化喷嘴连接螺纹孔，所述雾化喷嘴固定座螺纹连接在所述燃烧室外中壁的侧壁上，所述雾化喷嘴安装在所述雾化喷嘴连接螺纹孔中，所述输油进口螺纹孔与输油管路连接；所述燃烧室外壁组件侧壁上设置有点火针孔。

进一步地，所述输油进口螺纹孔和所述雾化喷嘴连接螺纹孔的角度能够调节，以实现雾化射流与斜喷空气射流夹不同角度时的实验研究。

进一步地，所述斜喷旋流喷嘴上设置有第一旋流通道、第二旋流通道和主流动通道。