一種文丘里管尾緣結構的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種文丘里管尾緣結構，用以減小旋流火焰根部脈動尺度，增加湍流火焰傳播速度，提高燃燒穩定性。本發明的文丘里管具有多孔環形尾緣結構。其中，環形尾緣結構開有整流孔；整流孔形狀為圓形，沿文丘里管出口周向均布，并沿環形尾緣橫截面周向順排或插排布置。本發明可以在文丘里管出口建立大湍流強度、小湍流尺度的局部流動，有效減弱文丘里管出口旋流火焰根部的脈動尺度、增加湍流火焰傳播速度，達到增強旋流火焰穩定性，拓寬燃燒室穩定工作邊界的目的。
【專利說明】
一種文丘里管尾緣結構
技術領域
[0001]本發明涉及燃燒領域，是一種增強旋流火焰燃燒穩定性的裝置，具體來說是一種應用于燃氣輪機燃燒室的文丘里管尾緣結構。
【背景技術】
[0002]目前，燃燒系統穩定工作邊界的控制方法主要是分級技術，即根據發動機功率的變化改變燃料流量或者參與燃燒的空氣流量。其中燃料分級技術具體包括三種類型:周向分級、軸向分級(串聯)、徑向分級(并聯)。燃料分級技術拓寬燃燒室穩定邊界的關鍵是根據不同的整機工作狀態，開啟或關閉噴嘴的燃料供應來保證燃燒區油氣比在合適的范圍內，提高燃燒的穩定性。在實際的工程應用中，燃料分級還存在一些問題，比如:周向分級在低功率時，不供燃料的噴嘴下游的低溫區“凍結” 了化學反應，降低了燃燒效率;此外，軸向、徑向分級會增大燃燒室的尺寸以及使結構復雜化等。
[0003]空氣分級技術是通過手動(或其他機構，比如熱敏元件、液壓驅動裝置、氣動閥門等)控制燃燒系統的燃燒空氣量，進而達到增強燃燒室火焰穩定性，拓寬燃燒室穩定工作邊界的目的。近年來，美國已開始研制手動控制的變幾何燃燒室結構，并在一定程度上拓寬了燃燒室的穩定工作邊界。該技術目前還不能實現氣量的無級調節，并且在拓寬燃燒室穩定工作邊界的同時大大增加燃燒室結構的復雜程度，給燃燒室的設計加工以及日后的運行和維護帶來困難;此外燃燒室零部件的增多也會增大燃燒室的故障率，降低動力系統整機的可靠性。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是提供一種文丘里管尾緣結構，用以減小旋流火焰根部脈動尺度、增加湍流火焰傳播速度，該結構的特點是具有多孔環形結構。通過該結構可以有效增強旋流火焰穩定性，拓寬燃燒室穩定工作邊界。
[0005]為實現上述技術目的，本發明的文丘里管尾緣結構通過以下技術方案實現:
[0006]—種文丘里管尾緣結構，用以增強雙徑向旋流器燃燒室旋流火焰根部脈動尺度，增加湍流火焰傳播速度，提高燃燒穩定性，所述雙徑向旋流器包括第一、二級徑向旋流器，每級徑向旋流器中均設置有旋流葉片，第一、二級旋流葉片的旋轉方向相反，所述第一級徑向旋流器裝有燃料噴嘴，所述文丘里管安裝于所述第一、二級軸向旋流器之間；其特征在于，所述文丘里管具有多孔環形尾緣結構，所述環形尾緣上開有整流孔;所述整流孔形狀為圓形，其沿文丘里管出口周向均布，并沿環形尾緣橫截面周向順排或插排布置。本發明可以在文丘里管出口建立大湍流強度、小湍流尺度的局部流動，有效減弱文丘里管出口旋流火焰根部的脈動尺度、增加湍流火焰傳播速度，達到增強旋流火焰穩定性，拓寬燃燒室穩定工作邊界的目的。
[0007]優選地，所述多孔環形尾緣結構外直徑d。< 3mm,內直徑di < 2.5mm；
[0008]優選地，所述整流孔直徑dh < 1mm，整流孔開孔方向為環形尾緣外表面法向，整流孔沿文丘里管出口周向夾角Ct1 < 10°，不同排的整流孔沿環形尾緣橫截面周向夾角Ct2 > 20°
[0009]本發明的文丘里管尾緣結構相比于現有技術具有顯著的技術效果，能夠有效減小旋流火焰根部脈動尺度、增加湍流火焰傳播速度，增強旋流火焰穩定性，拓寬燃燒室穩定工作邊界。
【附圖說明】
[0010]圖1為某型燃氣輪機燃燒室雙級旋流裝置示意圖，圖中的文丘里管4為常規文丘里管；
[0011]圖2為本發明的文丘里管與常規文丘里管的對比示意圖，(A)為常規文丘里管，(B)為本發明的具有多孔環形尾緣結構的文丘里管；
[0012]圖3為本發明的具有多孔環形尾緣結構的文丘里管的截面示意圖，其中(A)為文丘里管的正、側視圖，⑶為A-A向剖面圖；
[0013]圖4為裝有本發明的具有多孔環形尾緣結構文丘里管的雙級徑向旋流器及某型燃燒室的三維模型，(A)為雙級徑向旋流器側面剖視圖，(B)為雙級徑向旋流器45度斜視圖，(C)為雙級徑向旋流器正視圖，(D)為裝有具有多孔環形尾緣結構的文丘里管的某型燃燒室。
[0014]圖中符號說明如下:
[0015]1、燃料噴嘴;2、第一級徑向旋流器;3、第二級徑向旋流器;4、文丘里管;5、套筒;6、常規尾緣;7、多孔環形尾緣。
【具體實施方式】
[0016]為使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下參照附圖并舉實施例，對本發明進一步詳細說明。
[0017]圖1為某型燃氣輪機燃燒室雙級徑向旋流裝置示意圖，其中的文丘里管4為常規文丘里管。兩級旋流器2、3均為徑向旋流器，氣流旋轉方向相反，為右手方向；第一級軸向旋流器2裝有燃料噴嘴I，文丘里管4安裝于第一、二級軸向旋流器2、3之間。第一級軸向旋流器2的旋流數3?= 1.05；第二級軸向旋流器3的旋流數3? = 0.95;兩級旋流器旋流葉片個數各為12個;文丘里管4的喉道直徑dv= 18mm。
[0018]圖2為本發明的具有多孔環形尾緣結構的文丘里管與常規文丘里管的對比示意圖，其中圖2(A)為常規文丘里管，圖2(B)為具有多孔環形尾緣結構的文丘里管。常規文丘里管，如圖2(A)所示，其尾緣無多孔環形結構。本發明的文丘里管，如圖2(B)所示:文丘里管尾緣具有多孔環形結構。其中，多孔環形尾緣外直徑d。= 2mm，內直徑di = Imm;整流孔為圓形，直徑dh = 0.1mm，順排布置;整流孔開孔方向為環形尾緣外表面法向，整流孔沿文丘里管尾緣周向夾角α: = 2°，不同排的整流孔沿環形尾緣橫截面周向夾角α2 = 30°。
[0019]以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的范圍之內。
【主權項】
1.本發明涉及一種文丘里管尾緣結構，用以減弱雙徑向旋流器燃燒室旋流火焰根部脈動尺度，增加湍流火焰傳播速度，提高燃燒穩定性，所述雙徑向旋流器包括第一、二級徑向旋流器，每級徑向旋流器中均設置有旋流葉片，第一、二級旋流葉片的旋轉方向相反，所述第一級徑向旋流器裝有燃料噴嘴，所述文丘里管安裝于所述第一、二級徑向旋流器之間；其特征在于，所述文丘里管具有多孔環形尾緣結構，所述環形尾緣上開有整流孔;所述整流孔形狀為圓形，其沿文丘里管出口周向均布，并沿環形尾緣橫截面周向順排或插排布置。本發明可以在文丘里管出口建立大湍流強度、小湍流尺度的局部流動，有效減弱文丘里管出口旋流火焰根部的脈動尺度、增加湍流火焰傳播速度，達到增強旋流火焰穩定性，拓寬燃燒室穩定工作邊界的目的。2.如權利要求1所述的多孔環形尾緣結構，其特征是:多孔環形尾緣外直徑d。^3mm，內直徑di < 2.5mm。3.如權利要求1所述的整流孔，其特征是:整流孔直徑cK1mm，整流孔開孔方向為環形尾緣外表面法向，整流孔沿文丘里管出口周向夾角a 10°，不同排的整流孔沿環形尾緣橫截面周向夾角α2> 20°。
【文檔編號】F23R3/42GK105864826SQ201610266259
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月26日
【發明人】胡斌, 趙慶軍, 趙巍, 張彬彬
【申請人】中國科學院工程熱物理研究所