[发明专利]一种燃烧室和涡轮耦合作用机理实验研究装置

摘要

本发明公开了一种燃烧室和涡轮耦合作用机理实验研究装置，包括燃烧室、涡轮静叶盘、涡轮动叶盘等主要部件。工作时，空气和燃料混合气体进入配气室充分混合，经旋流喷嘴喷射入燃烧室；点火后，混合气体在环形燃烧室内被点燃，产生高温热气流；燃烧室内下游为涡轮结构，热气流通过一级静叶后作用在一级动叶上，产生力矩使动叶盘转动；转子轴连接电机以对动叶盘转速进行调控。本装置可进行内部流场的光学测量、燃烧过程声压测量；可通过铺设冷却系统对热载荷分布进行调控；且涡轮部件与燃烧室喷嘴间距可调；可测量不同过渡段长度下随时间变化温度场，该实验装置能够有效应用于燃烧室和涡轮耦合机理研究，特别是耦合系统中高温热气流迁移机理的研究。

主权项

一种燃烧室和涡轮耦合作用机理实验研究装置，其特征在于：该装置主要包括底部法兰盘(1)、顶部法兰盘(2)、旋流喷嘴(9)、燃烧室内壁(4)、燃烧室外壁(3)、涡轮静叶盘(5)、涡轮动叶盘(6)、转子转轴(23)、轴支承主部件(19)、轴支承辅部件(20)、下轴承(21)、上轴承(22)、电机(17)、电机支承部件(18)以及承力筒(16)；底部法兰盘(1)、顶部法兰盘(2)通过螺栓紧固连接，二者之间形成环形的密闭的配气室(8)，配气室(8)侧壁开有若干周向对称分布的混合气体入口(7)，在顶部法兰盘(2)上周向均布有若干旋流喷嘴(9)，承力筒(16)、燃烧室内壁(4)和燃烧室外壁(3)同轴设置于顶部法兰盘(2)上，燃烧室内壁(4)和燃烧室外壁(3)分别为高温不锈钢材质的圆柱筒和石英材质的圆柱筒，顶部法兰盘(2)位于燃烧室内壁(4)和燃烧室外壁(3)之间的区域上设有环形凸台结构，燃烧室内壁(4)和燃烧室外壁(3)与该环形凸台结构进行最大间隙为毫米量级的间隙配合，涡轮静叶盘(5)固定安装于承力筒(16)上、燃烧室内壁(4)、燃烧室外壁(3)、涡轮静叶盘(5)及顶部法兰盘(2)之间的空间形成燃烧室(11)，空气和燃气的混合气体通过混合气体入口(7)进入配气室(8)，再经旋流喷嘴(9)进入燃烧室(11)；点火针从燃烧室外壁(3)上的通孔(12)插入燃烧室用于引燃旋流混合气体；涡轮动叶盘(6)设置于涡轮静叶盘上方，转轴(23)上端与涡轮动叶盘(6)之间键连接，下端通过联轴器连接电机(17)，转轴与轴支承部件(19)之间设有上轴承(22)，与轴支承辅部件(20)之间设有下轴承(21)，且转轴上安装有轴套(24)；轴支承主部件(19)通过螺钉紧固在涡轮静叶盘(5)上，轴支承辅部件(20)、电机支承部件(18)通过螺钉依次紧固于轴支承主部件(19)下方。