內置點火源的流線型火焰穩定器的製作方法
2023-10-11 05:31:19
專利名稱：內置點火源的流線型火焰穩定器的製作方法
技術領域：
本發明屬於燃燒技術領域，特別是涉及一種內置點火源的流線型火焰穩定器。
背景技術：
從上世紀40年代初至今，國內外相關研究在高速氣流中穩定火焰的基本原則是採用具有較大阻力的非流線型的物體使高速氣流滯止下來形成回流區，利用回流區的高溫燃氣來點燃混合氣以維持火焰的穩定。其中最常見的鈍體火焰穩定器是V型火焰穩定器，它在穩定性方面具有良好的效果，但在總壓損失方面卻付出了不·小的代價，這對超音速以及高超音速發動機來說是很不利的，這個缺點使得V型火焰穩定器已經不能滿足現代先進航空發動機燃燒室的要求。著名科學家錢學森曾提出利用高溫流線型物體來穩定火焰的方法。該方法是利用氣體在流線型物體表面形成的邊界層來穩定火焰，並通過導熱的熱傳遞方式把高溫產物的熱量從火焰穩定器尾部傳遞到頭部，從而不斷地點燃新鮮預混氣以維持燃燒進行下去。但由於利用流線型物體表面邊界層穩定火焰並不理想，而通過導熱方式來傳遞熱量也很難滿足著火燃燒所需能量，因此該方法目前還需進一步研究與探討才能付之實用。
發明內容
本發明的目的是針對流線型物體進行結構設計，使得流線型物體內腔產生多個小型點火源來引燃可燃混合氣並維持火焰的穩定，並實現一種流動阻力很小、火焰穩定性良好、燃燒性能良好的流線型火焰穩定器，從而滿足現代航空超音速以及高超音速發動機燃燒室的要求。為實現上述的目的，本發明的技術解決方案是
本發明是一種內置點火源的流線型火焰穩定器，它包括本體、尾罩、調節閥門；所述的本體和尾罩的外形呈流線型，尾罩插置在本體的尾部；所述的本體的前端設有頭部空腔、中部設有中心空腔，本體內沿縱向開設一條自中心空腔貫穿至本體尾部的主流道，該主流道與尾罩內設置的尾部空腔相連通；在本體外壁的最大直徑處間隔開設多個環繞圓周面的多個抽氣口，多個抽氣口分別通過多條光滑的分流道與中心空腔相連通，分流道出口指向本體的尾部；尾罩表面布置一些吸氣孔，吸氣孔與尾部空腔直接相通且吸氣孔總通流面積小於抽氣口總通流面積；在本體與尾罩的匯合處開有一條圓環形轉向流動小通道與本體主流道相連通，小通道彎頭處平整光滑；本體最前端位置與頭部空腔前端由一條進氣管道相連通，並在管道進口設置流量調節閥門；頭部空腔後端通過多條均衡布置的排氣管道分別與多條分流道相通，在排氣管道的出口處安裝半球形金屬絲網罩。採用上述方案後，當本發明具有以下幾個優點
I、氣流流動阻力非常小。因為火焰穩定器的本體和尾罩的外形都呈流線型，故氣流流過火焰穩定器時受到的流動阻力非常小。2、火焰穩定性良好。利用火焰穩定器本體抽氣口的氣體受到的粘性力作用大於尾罩吸氣孔的氣體受到的粘性力作用，在火焰穩定器的中心內腔形成了一個高溫回流區，為可燃混合氣的著火燃燒提供了高溫連續的熱源。通過多條排氣管道的小流量可燃混合氣在分流道內被高溫回流煙氣點燃，並將火焰的根部穩定在半球形金屬絲網罩的金屬絲上，形成穩定性很好的點火火焰。點火火焰產生的熾熱氣流隨高溫回流煙氣一起從抽氣口被抽出並射入火焰穩定器外部的主氣流中，使外部主氣流發生燃燒並維持火焰穩定。3、燃燒性能良好。火焰穩定器本體與尾罩匯合處的高溫煙氣具有一定的流速,在動能作用下進入圓環形轉向流動小通道回流到中心空腔，從而保證了有足夠的回流煙氣量來加熱可燃混合氣，大大改善了火焰穩定器的燃燒性能。綜上所述，本發明的優點氣流流動阻力很小、火焰穩定性良好、燃燒性能良好等特點，適合運用於現代航空超音速以及高超音速發動機燃燒室。下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步的說明。
圖I是本發明的剖面 圖2是本發明的主視 圖3是本發明的左視 圖4是本發明的工作原理圖。
具體實施例方式如圖I、圖2、圖3所示。本發明是一種內置點火源的流線型火焰穩定器，它包括本體I、尾罩2、半球形金屬絲網罩3、調節閥門4。所述的本體I和尾罩2的外形呈流線型。所述的尾罩2插置在本體I的尾部。所述的本體I的前端設有頭部空腔11、中部設有中心空腔12，本體I內沿縱向開設一條自中心空腔12貫穿至本體I尾部的主流道13，該主流道13與尾罩2內設有置的尾部空腔21相連通。在本體I的最大直徑處間隔開設多個環繞圓周面的多個抽氣口 14，多個抽氣口 14分別通過多條光滑的分流道15與中心空腔12相連通，分流道15出口指向本體I的尾部。尾罩2表面布置一些吸氣孔22，吸氣孔22與尾部空腔21直接相通，且吸氣孔22總通流面積小於抽氣口 14總通流面積。在本體I與尾罩2的匯合處開有一條圓環形轉向流動小通道23與本體主流道13相連通，小通道23彎頭處平整光滑。本體I最前端位置與頭部空腔11前端由一條進氣管道16相連通，並在管道進口設置流量調節閥門4。頭部空腔11後端通過多條均衡布置的排氣管道17分別與多條分流道15的內部相通，排氣管道17指向抽氣口 14中心。在排氣管道17的出口處安裝半球形金屬絲網罩3。本發明的工作原理
如圖4所示，當本發明的火焰穩定器置於高速的可燃混合氣流中，火焰穩定器本體抽氣口 14的氣體和尾罩吸氣孔22的氣體都受到高速氣流的粘性力作用。由於抽氣口 14位於本體I最大直徑處，抽氣口 14上方的氣流速度達到最大值，遠遠大於尾罩2吸氣孔22上方的氣流速度，而且抽氣口 14總通流面積大於吸氣孔22總通流面積，抽氣口 14處受粘性力作用的氣體容積大於吸氣孔22處受粘性力作用的氣體容積，因此氣流的粘性力作用主要體現在火焰穩定器的抽氣口 14處。在粘性力作用下，中心空腔12的氣體通過分流道15從抽氣口 14被抽出，造成中心空腔12處於很低的靜壓，該壓力小於火焰穩定器尾部空腔21的壓力。在這個壓差作用下，尾部高溫煙氣從吸氣孔22被吸入尾部空腔21，並通過內部主流道13回流到中心空腔12，最後被抽氣口 14外的高速氣流帶走，由此在火焰穩定器的內部形成了一個高溫回流區。火焰穩定器前方的小股可燃混合氣流通過進氣管道16流入頭部空腔11，由於通流面積突擴的原因在頭部空腔11內氣流流速降低，壓力升高。進入頭部空腔11的可燃混合氣流量通過流量調節閥門4控制，並由此控制頭部空腔11內的氣體壓力。由於抽氣口 14上方高速氣流的粘性力作用，分流道15壓力很低，頭部空腔11內的可燃混合氣在壓差作用下通過各條排氣管道17流入各個分流道15。可燃混合氣在排氣管17出口與分流道15的高溫回流煙氣發生碰撞進行強烈的熱量和質量交換，可燃混合氣溫度提高，而達到著火，燃燒。由於金屬絲尾部形成燃燒產物回流區，因此火焰的根部穩定在半球形金屬絲網罩3的金屬絲上，形成穩定性很好的點火火焰。點火火焰產生的熾熱氣流源源不斷地從抽氣口 14被抽出並射入火焰穩定器外部主氣流中，使外部主氣流溫度提高，而達到著火、燃燒，從而保證外部主氣流火焰穩定。火焰穩定器表面本體I與尾罩2兩種外形曲線匯合處的高溫煙氣具有一定的流速，在動能作用下進入圓環形轉向流動小通道23回流到中心空腔12，從而保證了有足夠的回流煙氣量來加熱可燃混合氣，大大改善了火焰穩定器的燃燒性能。·以上所述，僅為本發明較佳實施例而已，故不能以此限定本發明實施的範圍，即依本發明申請專利範圍及說明書內容所作的等效變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。
權利要求
1.一種內置點火源的流線型火焰穩定器，其特徵在於它包括本體、尾罩、調節閥門；所述的本體和尾罩的外形呈流線型，尾罩插置在本體的尾部；所述的本體的前端設有頭部空腔、中部設有中心空腔，本體內沿縱向開設一條自中心空腔貫穿至本體尾部的主流道，該主流道與尾罩內設置的尾部空腔相連通；在本體外壁間隔開設多個環繞圓周面的多個抽氣口，多個抽氣口分別通過多條光滑的分流道與中心空腔相連通，分流道出口指向本體的尾部；尾罩表面布置一些吸氣孔，吸氣孔與尾部空腔直接相通且吸氣孔總通流面積小於抽氣口總通流面積；在本體與尾罩的匯合處開有 一條圓環形轉向流動小通道與本體主流道相連通，小通道彎頭處平整光滑；本體最前端位置與頭部空腔前端由一條進氣管道相連通，並在管道進口設置流量調節閥門；頭部空腔後端通過多條均衡布置的排氣管道分別與多條分流道相通。
2.根據權利要求I所述的內置點火源的流線型火焰穩定器，其特徵在於在本體外壁的最大直徑處間隔開設多個環繞圓周面的多個抽氣口。
3.根據權利要求I所述的內置點火源的流線型火焰穩定器，其特徵在於它還包括半球形金屬絲網罩，該半球形金屬絲網罩安裝在本體排氣管道的出口處。
全文摘要
本發明公開了一種內置點火源的流線型火焰穩定器，它主要由流線型本體和流線型尾罩組成。尾罩插置在本體的尾部。本體前端設有頭部空腔、中部設有中心空腔，尾罩內設置尾部空腔，中心空腔與尾部空腔由一條主流道相連通，中心空腔通過分流道與本體外壁開設的多個抽氣口相連通，尾部空腔與尾罩表面布置的一些吸氣孔相連通，在本體與尾罩的匯合處開有一條圓環形轉向流動小通道與主流道相連通。本體最前端位置與頭部空腔前端由一條進氣管道相連通，並在管道進口設置流量調節閥門。本發明可利用流線型物體內腔產生多個小型點火源來引燃可燃混合氣並維持火焰的穩定，從而實現一種流動阻力很小、火焰穩定性良好、燃燒性能良好的流線型火焰穩定器。
文檔編號F23R3/18GK102748775SQ20121025500
公開日2012年10月24日 申請日期2012年7月23日 優先權日2012年7月23日
發明者何宏舟, 戴紹異, 陳志強 申請人:集美大學