基于最小相邻偏差的旋流器与燃油喷嘴流量匹配方法与流程

本发明涉及航空发动机及燃气轮机的，尤其涉及一种基于最小相邻偏差的旋流器与燃油喷嘴流量匹配方法。

背景技术：

1、燃烧室作为航空发动机及燃气轮机将燃料化学能转化为燃气热能的核心部件，温度分布均匀性是决定燃烧室综合性能和使用寿命的重要指标。不均匀的温度分布会影响燃烧室出口温度分布品质，对下游的导向器和涡轮产生不利影响；局部的热区也会在火焰筒上产生较大的温度梯度，增大火焰筒或挡溅盘超温烧蚀的风险。火焰筒头部空气与燃油的混合和匹配对燃烧室的温度分布有重要影响。通过旋流器的空气流量和从燃油喷嘴进入火焰筒内的燃油流量应保持在设计要求范围内，以达到合适的头部油气比。

2、在传统的燃烧室设计及加工过程中是通过旋流器流量检查试验得到旋流器的有效流通面积acd，以及通过带燃油喷嘴的燃油总管流量均匀性试验得到燃油的喷嘴流量数fn，两者均要求在设计值的上下偏差范围内,但,在旋流器和燃油喷嘴进行组合时，可能存在有效流通面积靠近上偏差的旋流器与喷嘴流量数靠近下偏差的燃油喷嘴相组合导致该位置的头部油气比与设计值相差较大的情况,并且无法保证火焰筒头部周向相邻位置间不存在过大的头部油气比偏差，导致燃烧室出口周向温度分布不均，产生较大的壁温梯度。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供的一种基于最小相邻偏差的旋流器与燃油喷嘴流量匹配方法，优选出最均匀的相邻位置间旋流器和燃油喷嘴流量匹配组合，提高燃烧室内温度分布均匀性，降低火焰筒周向壁温梯度，改善出口温度分布品质。

2、一种基于最小相邻偏差的旋流器与燃油喷嘴流量匹配方法，适用于燃烧室的装配及调试，所述燃烧室包括旋流器和燃油总管，所述燃油总管上安装有燃油喷嘴，其方法包括：

3、步骤1：获取旋流器和燃油喷嘴各自的气动参数和结构参数，并根据设计手册计算得到设计状态下的标准旋流器有效流通面积与燃油喷嘴流量数的标准比值，及按照燃烧室设计要求得到满足需求的偏差范围；

4、步骤2：根据燃油总管流量均匀性试验得到每个燃油喷嘴的流量数；

5、步骤3：通过旋流器流量检查试验得到所有待选取旋流器的有效流通面积；

6、步骤4：根据燃油总管上燃油喷嘴的数量从多个所述待选取旋流器中进行数量匹配，并对选取后的旋流器进行排列；

7、选取后的旋流器与燃油喷嘴进行组合，计算各燃油喷嘴位置处的实际旋流器有效流通面积与燃油喷嘴流量数的第一实际比值，及计算每个燃油喷嘴相邻两个燃油喷嘴在对应位置处的第二实际比值；

8、根据所述第一实际比值和第二实际比值之差确定相邻偏差，并计算出所有燃油喷嘴位置处的相邻偏差且进行求和，得到总相邻偏差；

9、对所有待选取旋流器进行数量匹配和排列组合，直至完成所有旋流器与燃油喷嘴的组合；

10、步骤5：在所有待选取的旋流器与燃油喷嘴的组合中，选取每个燃油喷嘴位置处的第一实际比值在所述标准比值的偏差范围内，且对应总相邻偏差最小的组合，以确定出最优旋流器，所述最优旋流器与燃油喷嘴组合并在燃烧室内进行装配。

11、有益效果

12、在所有的旋流器与燃油喷嘴的组合中，各相应位置处的实际旋流器有效流通面积与燃油喷嘴流量数之比均在标准比值的上下偏差范围内，且总相邻偏差最小的组合作为最优的旋流器与燃油喷嘴流量匹配组合。使用该方法能够得到合理匹配相邻位置间的旋流器和燃油喷嘴流量，保证燃烧室能获得较好的温度分布。需要指出的是：本发明在常规的涡流器及燃油喷嘴流量满足设计要求的基础上，通过满足旋流器有效流通面积与燃油喷嘴流量数之比θi在标准比值的上下偏差范围内，进一步优化了燃油总管单一位置处旋流器和燃油喷嘴的流量匹配，克服了旋流器和燃油喷嘴流量反向偏差引起的流量不匹配等弊端，提高了旋流器和燃油喷嘴流量的匹配性，及其通过计算燃油总管各位置处旋流器有效流通面积与燃油喷嘴流量数之比与相邻两个位置处该比值的相邻偏差ηi，选取∑ηi最小的组合作为最优旋流器与燃油喷嘴流量匹配组合，提高了燃烧室内温度分布均匀性，有助于降低火焰筒周向壁温梯度，改善出口温度分布品质。

技术特征：

1.一种基于最小相邻偏差的旋流器与燃油喷嘴流量匹配方法，适用于燃烧室的装配及调试，所述燃烧室包括旋流器和燃油总管，所述燃油总管上安装有燃油喷嘴，其特征在于，其方法包括：

2.根据权利要求1所述的旋流器与燃油喷嘴流量匹配方法，其特征在于，步骤1中包括：

3.根据权利要求2所述的旋流器与燃油喷嘴流量匹配方法，其特征在于，所述标准比值θ0的偏差为±β％，β的范围为3-5。

4.根据权利要求3所述的旋流器与燃油喷嘴流量匹配方法，其特征在于，步骤2中包括：

5.根据权利要求4所述的旋流器与燃油喷嘴流量匹配方法，其特征在于，步骤3中包括：

6.根据权利要求5所述的旋流器与燃油喷嘴流量匹配方法，其特征在于，步骤4中根据燃油总管上燃油喷嘴的数量从多个待选取旋流器进行数量匹配，并对选取后的旋流器进行排列，包括：

7.根据权利要求6所述的旋流器与燃油喷嘴流量匹配方法，其特征在于，步骤4中的已选取旋流器与燃油喷嘴进行组合，得到各位置处的实际旋流器有效流通面积与燃油喷嘴流量数之比θi后，计算该位置处此比值与相邻两个位置处对应比值的相邻偏差，包括：

8.根据权利要求7所述的旋流器与燃油喷嘴流量匹配方法，其特征在于，步骤5包括：

技术总结本发明的基于最小相邻偏差的旋流器与燃油喷嘴流量匹配方法，包括获取标准比值和满足需求的偏差范围；根据燃油总管流量均匀性试验得到每个燃油喷嘴的流量数；通过旋流器流量检查检查试验得到所有待选取旋流器的有效流通面积；根据燃油总管上燃油喷嘴的数量从多个所述待选取旋流器中进行数量匹配，并对选取后的旋流器进行排列；根据所述第一实际比值和第二实际比值之差确定相邻偏差得到总相邻偏差；对所有待选取旋流器进行数量匹配和排列组合，直至完成所有旋流器与燃油喷嘴的组合，确定出最优旋流器，最优旋流器与燃油喷嘴组合并在燃烧室内进行装配，提高燃烧室内温度分布均匀性，降低火焰筒壁温梯度，改善出口温度分布品质。技术研发人员：周昊航,郭凯,马存祥,邓远灏,黄阿勇,陈浩,曾宇晖,李茂受保护的技术使用者：中国航发四川燃气涡轮研究院技术研发日：技术公布日：2024/5/12