一种微型燃烧室燃油对流雾化方案

1.本发明属于微型燃烧室技术领域，具体涉及一种微型燃烧室燃油对流雾化方案。


背景技术：

2.微型发动机具有结构相对简单、成本低、研发周期短的特点，同时又涵盖了燃气涡轮各个方面的核心技术，非常有利于作为科研、教学及产业平台。从微型发动机开始做起，将其作为各种新技术的验证平台，可以快速积累航空发动机的研发经验，建立研发能力。并且微型航空发动机和微型燃气轮机的很多核心技术是相同的，一款微型航空发动机研发成功后，可以快速的移植到地面应用，相较大型发动机来说，使用场景更灵活、通用性更强、市场范围更广。
3.燃烧室是发动机的核心部件之一。考虑到燃烧室中的燃烧效率等其它因素，微型发动机的燃烧室不能按发动机大小缩放，因而发动机尺寸越小，燃烧室所占整机空间的比例越大。与常规燃烧室相比，微型燃烧室的主要特点是：燃烧室体积小，液体燃油的燃烧时间短，燃烧效率低、流动损失大、燃烧稳定性差；空间布局受限，通常采用低压供油的蒸发管及直射流稳焰结构，雾化质量一般不如较先进的空气雾化喷嘴，产生的不完全燃烧损失较大。因此，微型燃烧室的核心问题是，如何在空间受限的条件下尽可能的提高燃烧室的各种性能，主要包括提高燃烧效率、降低总压损失、提高燃烧稳定性。或者反过来，如何在保证性能的前提下，尽量缩小燃烧室空间尺寸。
4.本发明通过对微型涡喷发动机燃烧室内部蒸发管和油管结构进行改进，可以一定程度上弥补设计造成的缺陷，提升微型燃烧室的燃烧性能，也可将此发明设计到一般微型涡喷发动机结构中。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题是提出一种微型燃烧室燃油对流雾化方案。与现有的技术结构相比，本发明的优点是油管尾端采用多孔网状布局，使得燃油从油管中垂直入射进入蒸发管内，燃油流动方向与气流方向垂直，能够有效利用气流的剪切作用提升燃油的雾化效果。同时蒸发管内部采用螺旋肋板结构，增强了气流的湍流强度，使得油气更好的掺混，提升微型燃烧室的燃烧性能。
6.技术方案
7.本发明的目的在于提供一种微型燃烧室燃油对流雾化方案，它能够有效提升燃油雾化效果以及油气掺混效果，实现微型燃烧室燃烧特性的优化。
8.本发明技术方案如下：
9.一种微型燃烧室燃油对流雾化方案，包括火焰筒、蒸发管、油管，其特征在于：基于一般微型涡喷发动机燃烧室的结构及作用，本发明将燃烧室内燃油流道设计成与气流通道垂直，有效提升了燃油雾化效果；将蒸发管内部设计为螺旋肋板，增强了气流的湍流强度，提升了油气掺混效果。
10.所述燃烧室油管，其特征在于：基于一般微型燃烧室油管，将油管尾端的直流结构设计为封闭多孔网状结构，使得燃油从油管中垂直入射进入蒸发管，提升了燃油的雾化效果。油管尾端周向均匀分布9组共36个小孔，出射孔与蒸发管内气流方向成 90
°
角。
11.所述燃烧室蒸发管，其特征在于：设计蒸发管内部采用螺旋肋板结构，增强蒸发管内部气流湍流特性，蒸发管周向分布四组螺旋肋板结构，每组旋转90
°
，螺旋两周。
12.本发明具有以下有益效果：
13.这种微型燃烧室燃油对流雾化方案，相较于传统微型燃烧室蒸发管雾化结构更加优化。油管尾端的多孔设计可以保证燃油垂直入射进入蒸发管，充分利用了气流的剪切作用，提升了燃油的雾化效果。蒸发管内部的螺旋肋板结构，可以极大增强气流的湍流特性，提升气流的剪切作用，以及可以使气流与燃油刚好的进行掺混。两项特性的提升，能直接优化微型燃烧室的燃烧性能。
附图说明
14.图1：一种微型燃烧室燃油对流雾化方案局部半剖视图
15.图2：一种微型燃烧室燃油对流雾化方案3/4剖视图
16.图3：一种微型燃烧室燃油对流雾化方案进气截面示意图
17.图4：一种微型燃烧室燃油对流雾化方案整体示意图
18.图中：1-火焰筒机匣，2-空气流路，3-燃油流路，4-燃油出口
具体实施方式
19.现结合附图对本发明作进一步描述：
20.结合图1、图2、图3、图4，本发明为一种微型燃烧室燃油对流雾化方案。图 1为一种微型燃烧室燃油对流雾化方案局部半剖视图，图2为一种微型燃烧室燃油对流雾化方案3/4剖视图，图3为一种微型燃烧室燃油对流雾化方案进气截面示意图，图4为一种微型燃烧室燃油对流雾化方案整体示意图。


技术特征：
1.一种微型燃烧室燃油对流雾化方案，包括火焰筒、蒸发管、油管，其特征在于：基于一般微型涡喷发动机燃烧室内部结构及作用，本发明将燃烧室蒸发管和油管进行重新排布，将油管尾端设计为多小孔结构，有效控制燃油垂直入射进入蒸发管；将蒸发管内部设计为螺旋肋板结构，与燃油互相作用，提升雾化效果，出口截面设置为斜面，形成单膨胀管道结构。2.根据权利要求1所述的一种微型燃烧室燃油对流雾化方案，其特征在于：将微型燃烧室内部的燃油油管尾端设计成多孔结构，所设计油管出口与流动方向成90
°
，燃油将会垂直入射进入蒸发管，而蒸发管内部采用螺旋肋板结构，蒸发管与燃烧室火焰筒壁面一体，空气与燃油相互作用，提升雾化效果，提升燃烧室燃烧特性。3.根据权利要求1和权利要求2所述的一种微型燃烧室燃油对流雾化方案，其特征在于：燃油油管出口与蒸发管内气流成90
°
布置，燃油从油管壁面多孔结构中垂直入射进入蒸发管内，蒸发管内部气流经过螺旋肋板的扰动，与垂直射流油路进行剪切作用，提升雾化效果，使得燃油与空气充分掺混，整个燃油油管尾端轴向均匀排列9组共36个小孔，蒸发管周向分布四组螺旋肋板结构，每组旋转90
°
，螺旋两周。

技术总结
本发明提供一种微型燃烧室燃油对流雾化方案，涉及微型发动机燃烧室技术领域。本发明对微型燃烧室内的蒸发管和供油结构进行改进。将供油油管尾端处理成多孔结构，燃油通过垂直小孔进入蒸发管内，燃油垂直入射与蒸发管内部气流相互作用，可以有效使得燃油雾化和与空气掺混，同时在蒸发管内设置螺旋肋板结构，使得蒸发管内部气流湍流强度加强，有利于油气掺混，此种方案可以有效提升燃油的雾化和掺混效果，能有效提升微型燃烧室燃烧性能。能有效提升微型燃烧室燃烧性能。能有效提升微型燃烧室燃烧性能。


技术研发人员：张群 杨卓蒙 夏怡真 吴智迪 范颖静 周子豪
受保护的技术使用者：西北工业大学
技术研发日：2022.03.15
技术公布日：2022/7/8