一种用于加力燃烧室强化燃烧的支板稳定器的制作方法

技术特征：

1.一种用于加力燃烧室强化燃烧的支板稳定器，其特征在于，所述的支板稳定器的尾部设置扰流装置，所述的扰流装置沿高度方向均匀排列，所述的扰流装置的叶片结构型式对剪切掺混效果和支板尾沿主流和高温回流之间质量、动量和热量的交换强度具有影响；所述的扰流装置的叶片结构采用多种型式，包括矩形、等腰三角形、等腰梯形；扰流装置的叶片包括直叶片、弯曲叶片；加力燃烧室进口高速来流流经支板稳定器的尾部，由于支板稳定器尾部设置的扰流装置的作用，在稳定器后端沿高度方向形成具有强烈卷吸作用的复杂涡系结构，加快支板稳定器后缘剪切层发展，并促进燃料在主流中的掺混，增强支板尾沿高速主流和高温回流区气流之间的质量、动量和热量交换。

2.根据权利要求1所述的一种用于加力燃烧室强化燃烧的支板稳定器，其特征在于，设定支板稳定器的尾部宽度为w，扰流装置的叶片高度为h，扰流装置的叶片宽度为l，所述的支板稳定器的尾部宽度w、扰流装置的叶片高度、宽度比h/l对稳定器总压损失和回流区大小具有影响，从而对加力燃烧室效率有所影响；所述的矩形、等腰三角形、等腰梯形构型的支板稳定器尾部的宽度w范围均为5～40mm；矩形构型的扰流装置的叶片高度、宽度比h/l范围为0.1～5；等腰三角形构型的扰流装置的叶片高度、宽度比h/l范围为0.1～6；等腰梯形构型的扰流装置的叶片高度、宽度比h/l范围为0.1～5.5，对于等腰梯形构型的扰流叶片，设定上底宽度为r，其叶片高度与上底宽度之比h/r对稳定器总压损失及回流区大小也有影响，h/r比值范围为0.1～10。

3.根据权利要求1所述的一种用于加力燃烧室强化燃烧的支板稳定器，其特征在于，设定扰流装置的叶片与轴向气流之间的角度为支板稳定器尾沿扰流叶片安装角度，所述的支板稳定器尾沿扰流叶片安装角度对回流区尺寸和加力燃烧室进口高速来流与稳定器尾部高温回流之间质量、动量以及热量的交换强度具有影响，从而影响强化燃烧效果；所述的扰流装置的叶片为直叶片时，扰流叶片安装角度θ1范围为-60°～60°；所述的扰流装置的叶片为弯曲叶片时，扰流叶片安装角度θ2范围为-70°～70°。

4.根据权利要求1所述的一种用于加力燃烧室强化燃烧的支板稳定器，其特征在于，设定支板稳定器在加力燃烧室截面上的正投影面积与燃烧室截面积之比为支板稳定器阻塞比，所述的支板稳定器阻塞比的参数决定支板稳定器的阻塞损失，从而影响支板稳定器的压力损失系数；所述的矩形、等腰三角形、等腰梯形构型的支板稳定器阻塞比范围均为10％～50％。

5.根据权利要求1所述的一种用于加力燃烧室强化燃烧的支板稳定器，其特征在于，设定扰流装置的叶片高度为h，支板稳定器的长度为n，扰流装置的叶片高度与支板稳定器的长度之比h/n对回流区长度和剪切掺混效果具有影响，从而影响到强化燃烧效果；所述的矩形、等腰三角形、等腰梯形构型的支板稳定器尾部扰流叶片高度与支板稳定器的长度之比h/n分别为0.01～0.8、0.01～0.9及0.01～0.85。

6.根据权利要求1所述的一种用于加力燃烧室强化燃烧的支板稳定器，其特征在于，所述的扰流装置的叶片结构型式采用等腰三角形、等腰梯形时，设定等腰三角形和等腰梯形扰流叶片的底角角度分别为α1和α2，α1和α2对回流区尺寸和稳定器总压损失具有影响，从而影响加力燃烧室效率；等腰三角形构型的扰流叶片底角角度α1范围为5～85°，等腰梯形构型的扰流叶片底角角度α2范围为5～85°。

7.根据权利要求1所述的一种用于加力燃烧室强化燃烧的支板稳定器，其特征在于，所述的支板稳定器工作方法为：

设定加力燃烧室火焰稳定器两侧的来流速度分别为ⅰ和ⅱ，两侧的来流经过支板稳定器尾沿时，由于粘性力的作用，支板稳定器后遮蔽区内的气体被卷吸，形成局部的低压区ⅲ；当气流流过ⅲ的尾部时，气流速度减慢，静压提高，从而与前面的负压区形成压差；

在前后压差的作用下，有一部分气体以与主流相反的流动方向流向支板稳定器后方的遮蔽区；由于整个过程是连续的，即支板稳定器后方的气流不断被带走，同时不断被后方的气体逆流补充，于是在支板稳定器后方形成对称的漩涡，并不停地旋转，称为回流区；

回流区内气流速度较低，实现火焰稳定，此处发生湍流燃烧，形成高温回流区；由于支板稳定器尾沿处沿高度方向设计不同型式的扰流结构，高速气流在经过火焰稳定器尾沿时，沿高度方向不同位置的气流速度差别较大，使得速度脉动急剧增强，从而湍流度增加，湍流燃烧速度加快，稳定器后方高温回流区和加力燃烧室进口来流之间质量、动量和热量交换增强，燃烧完全度增加，加力燃烧室点熄火边界拓宽，燃烧效率提高。

技术总结
本发明公开了一种用于加力燃烧室强化燃烧的支板稳定器，属于航空发动机的燃烧领域，本发明在原有的支板稳定器尾沿沿高度方向设计不同结构型式的扰流装置，并沿高度方向均匀排列，加力燃烧室进口高速来流流经支板稳定器尾沿，由于扰流装置的作用，在稳定器后端沿高度方向形成具有强烈卷吸作用的复杂涡系结构，加快支板后缘剪切层发展并促进燃料在主流中的掺混，增强支板尾沿高速主流和高温回流区气流之间的质量、动量和热量交换，从而加快湍流燃烧速度，因此本发明可以有效提高加力燃烧室的燃烧效率、缩短加力燃烧室的长度，拓宽加力燃烧室点熄火边界，达到在加力燃烧室中强化燃烧的效果。

技术研发人员：靳雅婷;刘云鹏;颜应文;田泽民
受保护的技术使用者：南京航空航天大学
技术研发日：2021.03.17
技术公布日：2021.07.23