一种应对大畸变来流的非对称双凹腔燃烧组织方法

本发明发动机燃烧室火焰稳定，具体涉及应对大畸变来流的非对称双凹腔燃烧组织方法，可用于燃气轮机、航空发动机主燃烧室、加力燃烧室等多种装置。

背景技术：

1、航空发动机主燃烧室、加力燃烧室、冲压燃烧室或多模态组合循环发动机燃烧室等在飞行器飞行高度变化或飞行姿态改变的过程中，受到附面层、压气机或涡轮叶片以及发动机工作状态的影响，燃烧室进口参数存在周向或径向速度（或总压）分布不均匀的问题，尤其是在加力燃烧室或多模态组合循环发动机燃烧室的进口时常为多涵道进气，高速气流在经过混合扩压器的作用后，很难将气流调整为均匀的来流，因此燃烧室进口时常会出现高速大畸变的来流条件。在来流速度不均匀的情况下，会给燃烧室的流场组织带来极大困难，并且不均匀的流场同样会导致油气在空间分布上的不均匀，可能出现燃油在局部堆积的问题，从而导致燃烧性能的下降。国内外学者对不均匀来流条件下的燃烧室性能开展了大量研究工作，发现不均匀来流条件对燃烧室性能有着很大的影响。研究人员对不均匀条件进口开展了研究，环形燃烧室进口流场的径向速度分布对油气混合具有明显的影响，从而导致燃烧室出口温度分布变得糟糕，贫油点熄火性能受到进口速度分布和燃油分布的影响。conrad和scbultz等发现不均匀进口条件在某些结构及气动参数条件下对燃烧性能有微弱的提升作用，但会大大降低其他工况参数下的燃烧效率。kopp-vaughan等在非均匀混气中试验研究了分层供油对v型稳定器火焰熄火的影响，研究发现分层数目的增加可以提高燃料的浓度梯度，使得贫油熄火当量比减小，提高火焰稳定性。为了提升大畸变来流下燃烧室的点熄火性能和燃烧性能，需要发展出新型的燃烧组织方法。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种应对大畸变来流的非对称双凹腔燃烧组织方法。

2、本发明采用如下技术方案：

3、一种应对大畸变来流的非对称双凹腔燃烧组织方法，燃烧器采用双凹腔驻涡值班稳定器；

4、所述双凹腔驻涡值班稳定器的两个凹腔分别设置在外机匣、内机匣上，外机匣上的凹腔朝外凸起，内机匣上的凹腔朝内突起，两个凹腔在其凹腔前壁、凹腔后壁均设有进气口，且凹腔前壁进气口距离凹腔底部的距离小于所述凹腔后壁进气口距离凹腔底部的距离，使得所述凹腔前壁进气口和凹腔后壁进气口在不同的径向位置上；

5、两个凹腔结构尺寸不同，能够在不同的速度条件下形成适合火焰稳定的双涡结构，并且两个凹腔能够独立工作，在大畸变来流条件下面对内外燃烧区的速度不均匀的情况时，内外凹腔分别在不同的来流速度条件下组织燃烧。

6、作为本发明一种应对大畸变来流的非对称双凹腔燃烧组织方法进一步的优化方案，采用的主流强化火焰稳定器包括稳定器主体、尾缘剪切强化波瓣、强化进气口、辅助雾化溅板、蒸发腔体、中心钝体、一体化喷油孔；

7、所述尾缘剪切强化波瓣与稳定器尾缘相连接，用于强化稳定器尾缘的油气掺混能力；

8、所述强化进气口位于所述稳定器主体前缘，所述蒸发腔体位于所述稳定器主体内部，所述强化进气口与所述蒸发腔体相连通，空气由所述强化进气口进入所述蒸发腔体，所述一体化喷油孔位于稳定器主体两侧，将所述蒸发腔体与主流相连通；

9、所述强化进气口一侧设有若干喷油孔，所述辅助雾化溅板位于所述强化进气口中心位置；

10、所述喷油孔将燃油供入强化进气口，燃油喷射到辅助雾化溅板上，在所述强化进气口流入的高温空气作用下进行二次雾化，高温空气与雾化后的燃油液滴一同流入所述蒸发腔体，在蒸发腔体内完成预混和预蒸发，蒸发后形成的混合气由一体化喷油孔进入主流，混合气在所述稳定器主体和尾缘剪切强化波瓣的共同作用下在稳定器后进行强化掺混；

11、中心钝体将燃烧室分为内外两个燃烧区，上端为外侧，下端为内侧，上下端分别于主流强化火焰稳定器的一端相连接，主流强化火焰稳定器的另一端分别与双凹腔驻涡值班稳定器相连接；

12、内外双凹腔分别形成值班稳焰区，由所述主流强化火焰稳定器后的稳焰区引导至主流区域，并通过中心钝体将内外燃烧区相连通，内外双凹腔分别起到值班稳焰的作用，在大畸变来流下，速度分布极不均匀，当内凹腔无法形成稳定燃烧区时，外凹腔仍然可以维持火焰稳定器，并通过主流强化火焰稳定器传焰至整个主流区，所述主流强化火焰稳定器可提升主流燃烧效率。

13、本发明具有如下有益效果：

14、(1)本发明为一种应对大畸变来流的非对称双凹腔燃烧组织方法，是一种分级分区燃烧组织方法，内外凹腔用于稳焰燃烧，带前后进气的凹腔可带来优秀的点熄火性能；

15、(2)内外凹腔可设计成不同的尺寸，在进口流场存在畸变时，保证至少一个凹腔内的流场满足高效稳焰的要求，抗畸变能力强；

16、(3)主流采用剪切强化火焰稳定器，强化主流油气掺混和传焰能力，在抗畸变能力强的同时还可以带来燃烧效率的提升；

17、(4)主流内外通道喷油杆分开供油，根据不同的速度分布条件对内外通道的燃油流量进行匹配，保证局部当量比在合适的范围内，提升主流燃烧效率的提升。

技术特征：

1.一种应对大畸变来流的非对称双凹腔燃烧组织方法，其特征在于，燃烧器采用双凹腔驻涡值班稳定器；

2.根据权利要求1所述的应对大畸变来流的非对称双凹腔燃烧组织方法，其特征在于，采用的主流强化火焰稳定器包括稳定器主体、尾缘剪切强化波瓣、强化进气口、辅助雾化溅板、蒸发腔体、中心钝体、一体化喷油孔；

技术总结本发明提供了一种应对大畸变来流的非对称双凹腔燃烧组织方法，采用的燃烧器包含内外双凹腔驻涡值班稳定器、中心钝体、主流强化火焰稳定器，本申请内外双凹腔值班稳定器采用了非对称设计，针对畸变来流下的速度分布特征，根据内外通道不同的速度设计不同尺寸的凹腔，保证在设计点的畸变来流条件下，两个凹腔均可起到高效稳焰燃烧的作用，在非设计点的速度分布出现变化时，也可保证至少有一个凹腔值班稳定器可以高效稳定火焰，从而实现在不同的大畸变来流条件下的高效稳焰。技术研发人员：何小民,朱焕宇,张净玉受保护的技术使用者：南京航空航天大学技术研发日：技术公布日：2024/3/12