一种双级进水旋流燃烧室及燃烧组织方法

技术特征：
1.一种双级进水旋流燃烧室，其特征在于，包括双级进水旋流器与燃烧室主体，所述双级进水旋流器设在所述燃烧室主体的入口端；所述双级进水旋流器内设有燃料通道，所述燃料通道的一端设有燃料入口，另一端与所述燃烧室主体相通，所述燃料通道靠近下游的壁面为具有导流槽的夹层结构；所述双级进水旋流器的侧部设有若干一级旋流进水通道与二级旋流进水通道，各所述一级旋流进水通道的出口端与所述燃料通道的入口壁面相通，各所述二级旋流进水通道的出口端与所述导流槽的壁面相通；各所述一级旋流进水通道以相同的径向夹角沿周向分布在所述双级进水旋流器上，各所述二级旋流进水通道以相同的径向夹角沿周向分布在所述双级进水旋流器上，所述一级旋流进水通道的旋向与所述二级旋流进水通道的旋向相反。2.根据权利要求1所述双级进水旋流燃烧室，其特征在于，所述燃料通道的中游段为文氏管结构，或所述燃料通道的上游段、中游段为文氏管结构；所述导流槽套设在所述文氏管结构的尾段，且所述导流槽的出口与所述文氏管结构的出口端平齐。3.根据权利要求1所述双级进水旋流燃烧室，其特征在于，所述燃烧室主体为具有外壁与内壁的夹层结构；所述外壁与内壁之间具有进水夹层，所述外壁上位于燃烧室中游或下游的位置设有与所述进水夹层相通的冲压进水口；所述双级进水旋流器嵌入所述外壁后与所述外壁、所述内壁相连，所述一级旋流进水通道的入口端、所述二级旋流进水通道的入口端均位于所述进水夹层内。4.根据权利要求1或2或3所述双级进水旋流燃烧室，其特征在于，所述一级旋流进水通道出口端的型面、所述二级旋流进水通道出口端的型面均为直流式喷嘴型面。5.根据权利要求1或2或3所述双级进水旋流燃烧室，其特征在于，所述双级进水旋流器上对应所述燃料通道入口的位置设置有绝热层挡板；所述燃料入口包括设在所述绝热层挡板上的高温燃气入口与粉末燃料入口。6.根据权利要求5所述双级进水旋流燃烧室，其特征在于，所述粉末燃料入口上设有旋流钝体，以将粉末燃料离散。7.一种燃烧组织方法，其特征在于，采用权利要求1至6任一项所述双级进水旋流燃烧室。8.根据权利要求7所述燃烧组织方法，其特征在于，所述燃烧组织方法具体包括：首先将高温燃气从高温燃气入口喷入燃料通道，创造高温环境；随后将金属粉末燃料从粉末燃料入口沿轴向喷入燃料通道，使金属粉末燃料在高温燃气作用下迅速达到点火温度；然后将一级旋流进水依次从冲压进水口、进水夹层、一级旋流进水通道喷入燃料通道上游，使一级旋流进水在高温燃气作用下转换为水蒸气，进而与金属粉末燃料在文氏管结构内边掺混燃烧边向后加速流动；将二级旋流进水从冲压进水口、进水夹层、二级旋流进水通道喷入燃料通道中游，使二级旋流进水在高温燃气作用下转换为水蒸气，并以轴向旋流方式在燃料通道下游与一级旋流进水、高温燃气以及粉末燃料所形成的主流进行补燃掺混。
当一级旋流水蒸气和二级旋流水蒸气流出燃料通道后，由于旋流水蒸气离心力的作用，在轴向形成负压力梯度，使后部气体回流进而在燃烧室本体内形成中心回流区；金属粉末燃料与一级旋流水蒸气、二级旋流水蒸气掺混后进入中心回流区内燃烧，最终实现燃料与冲压水流的高效稳定燃烧。

技术总结
本发明公开了一种双级进水旋流燃烧室及燃烧组织方法，包括双级进水旋流器与燃烧室主体，双级进水旋流器上设有若干一级旋流进水通道与二级旋流进水通道，各一级旋流进水通道以相同的径向夹角分布在双级进水旋流器上，各二级旋流进水通道以相同的径向夹角分布在双级进水旋流器上，两级旋流进水通道的旋向相反。本发明应用于稳燃技术领域，通过在旋流水蒸气离心力的作用下在轴向形成负压力梯度，在燃烧室本体内形成中心回流区，燃料与水蒸气掺混后进入中心回流区内燃烧，实现燃料与冲压水流的高效稳定燃烧，实现了粉末燃料与冲压水流高效掺混且稳定燃烧，解决了水下高速巡航工况下，粉末燃料与冲压水流点火启动困难且难以实现稳定高效燃烧等问题。稳定高效燃烧等问题。稳定高效燃烧等问题。


技术研发人员：李尚中 向敏 杨希祥 张为华 高经纬 赵小宇
受保护的技术使用者：中国人民解放军国防科技大学
技术研发日：2022.04.26
技术公布日：2022/7/29