[发明专利]一种适用于脉动燃烧器振荡燃烧的喷嘴结构及设计方法

权利要求书

1.一种适用于脉动燃烧器振荡燃烧的喷嘴结构设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，首先依据脉动燃烧器的功率以及选取燃料的热值确定燃料的体积流量q_g：

q_g＝P/Q，其中P为脉动燃烧器功率，Q为燃料热值；

步骤二，依据燃料的体积流量q_g，确定喷嘴出口面积A_g；

步骤三，根据设定的喷孔孔径、孔距及喷射角的取值界限，通过喷嘴出口面积A_g，确定喷嘴的喷孔数、喷孔分布结构，使得喷嘴尺寸最小；

所述喷嘴结构包括燃料通道(7)，所述燃料通道(7)的底部具有连接燃气单向阀的螺纹(8)，顶部具有连接燃烧室的螺纹(9)，燃料通道(7)的顶部为锥形结构，顶面上均均分布有燃料喷孔(10)，喷孔(10)的轴线与燃料通道(7)的轴线夹角的二倍为喷射角θ；所述喷孔的喷孔数目及喷孔分布结构由喷嘴出口面积A_g确定；所述喷嘴出口面积A_g为：

首先计算燃烧室压强p_c(t)与喷嘴的供气压力p_g的最小比值，获得喷嘴出口在整个阀门开启周期内的流动状态；

再由喷嘴喷射动态流量的计算公式

计算喷嘴出口面积A_g；其中m_g,t为喷嘴喷射质量流量，A_g为喷嘴出口面积，p_g为喷嘴供气压力，R为通用气体常数，T_g为燃料初始温度，k为绝热指数，p_c为燃烧室压力；

而喷嘴喷射质量流量m_g,t可由公式得到，

其中ρ_g为燃料密度，t₀为燃料阀开启的时间，t_cycle＝1/f为脉动燃烧器振荡周期，f为脉动燃烧器振荡频率，q_g为燃料的体积流量；

由此可以确定喷嘴出口面积A_g为

2.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述步骤三中，首先根据脉动燃烧器最合适的燃烧状况及稳定运行情况，确定喷孔孔径d、孔距L及喷射角θ的取值界限，再由获得喷嘴的出口面积A_g计算喷孔数，最后由喷孔数设计喷孔的分布结构。

3.根据权利要求1至2之一所述设计方法获得的适用于脉动燃烧器振荡燃烧的喷嘴结构，其特征在于，所述喷嘴结构包括燃料通道(7)，所述燃料通道(7)的底部具有连接燃气单向阀的螺纹(8)，顶部具有连接燃烧室的螺纹(9)，燃料通道(7)的顶部为锥形结构，顶面上均均分布有燃料喷孔(10)，喷孔(10)的轴线与燃料通道(7)的轴线夹角的二倍为喷射角θ；所述喷孔的喷孔数目及喷孔分布结构由喷嘴结构的出口面积A_g确定；所述喷嘴出口面积A_g为：

其中A_g为喷嘴出口面积，p_g为喷嘴供气压力，R为通用气体常数，T_g为燃料初始温度，k为绝热指数，p_c为燃烧室压力；ρ_g为燃料密度，t₀为燃料阀开启的时间，t_cycle＝1/f为脉动燃烧器振荡周期，f为脉动燃烧器振荡频率，ρ₀为燃料密度，q_g为燃料的体积流量。

4.根据权利要求3所述的喷嘴结构，其特征在于，所述喷嘴喷孔呈多孔多环分布结构。

5.根据权利要求4所述的喷嘴结构，其特征在于，所述多孔多环分布结构的环距L1以及同一环上的孔距L2应满足7-10mm。

6.根据权利要求3所述的喷嘴结构，其特征在于，所述喷嘴喷孔直径d不小于2mm。

7.根据权利要求3所述的喷嘴结构，其特征在于，所述喷射角θ不大于15°。