基于气液双相燃料的火焰稳定器和燃烧室

本申请涉及航空发动机，特别是涉及基于气液双相燃料的火焰稳定器和燃烧室。

背景技术：

1、燃烧室是燃料或推进剂在其中燃烧生成高温燃气的装置，它是燃气涡轮发动机、冲压发动机、火箭发动机的重要部件。

2、加力燃烧室、外涵燃烧室或者涡轮级间燃烧室由于只有在部分工况开启，大部分工况都处于不工作状态，从而希望在不工作时具有很小的流动损失，在工作时具有很好的火焰稳定能力。气动火焰稳定技术（射流火焰稳定器）由于气动屏障可根据需要开启、关闭和调节，而具有阻塞比可调、火焰稳定能力强、燃烧效率较高和红外辐射低的特点。

3、相关技术中，射流火焰稳定器都需要从发动机压气机后引取高压空气用于形成气动屏障，引气会减少进入燃烧室加热和涡轮做功的空气量，进而给发动机整机加力状态的性能带来不利影响。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对现有的火焰稳定器存在的空气量减少的问题，提供一种基于气液双相燃料的火焰稳定器。

2、一种基于气液双相燃料的火焰稳定器，包括：

3、射流机构，位于高速来流的流动路径上；所述射流机构包括气相射流喷嘴以及液相射流喷嘴；所述气相射流喷嘴用于喷出气相燃料以形成气相射流；

4、所述液相射流喷嘴用于喷出液相燃料以形成液相射流；且所述液相射流能够在所述气相射流的作用下雾化并增加散布距离；

5、所述气相射流携带所述液相射流喷入高速来流，并在高速来流的作用下发生偏转，以形成气动屏障并在所述气动屏障的下游形成用于稳定火焰的回流区。

6、在其中一个实施例中，所述气相射流喷嘴和所述液相射流喷嘴均具有喷射口。

7、在其中一个实施例中，所述喷射口包括多个，多个所述喷射口间隔设置。

8、在其中一个实施例中，所述液相射流喷嘴的内部设置有液相流道；

9、所述火焰稳定器还包括液相导管，所述液相导管用于将液相燃料输送至所述液相流道，以使所述液相燃料通过所述液相射流喷嘴喷出。

10、在其中一个实施例中，所述气相射流喷嘴的内部设置有气相流道；

11、所述火焰稳定器还包括气相导管，所述气相导管用于将气相燃料输送至所述气相流道，以使所述气相燃料通过所述气相射流喷嘴喷出。

12、在其中一个实施例中，所述喷射口的流通面积沿着自身流向逐渐增大；或所述喷射口的流通面积沿着自身流向逐渐减小；或所述喷射口的流通面积沿着自身流向先减小后增大；或所述喷射口为恒定流通面积喷口。

13、在其中一个实施例中，所述火焰稳定器还包括位于高速来流的流动路径上的燃料喷射机构，所述燃料喷射机构的喷射方向与所述高速来流的流向呈角度。

14、在其中一个实施例中，所述燃料喷射机构间隔设置在所述射流机构朝向所述高速来流的一侧。

15、一种燃烧室，包括如上所述的基于气液双相燃料的火焰稳定器。

16、在其中一个实施例中，所述燃烧室还包括隔热隔振屏。

17、上述基于气液双相燃料的火焰稳定器，气相燃料在压差作用下从气相射流喷嘴喷出，液相燃料在压差作用下从液相射流喷嘴喷出，且液相燃料在高压作用下雾化。进一步地，液相燃料从液相射流喷嘴喷出后与高速气相燃料相遇，高速气相燃料的动能促使液相燃料再次雾化，且气相燃料射流会携带液相燃料射流喷入高速来流中，在高速来流的冲击作用下气相射流和液相射流沿着高速来流的流向发生偏转，以形成拱形气动屏障，并在气动屏障后方形成用于稳定火焰的回流区，通过回流区降低来流速度，加强气相燃料和液相燃料的混合，并吸卷高温燃气，来对燃烧室的燃料进行持续点燃，使得火焰稳定，保持燃烧的持续进行。通过气相射流与液相射流形成气动屏障，无需从压气机后引取高压空气来形成气动屏障，保证进入燃烧室加热和涡轮做功的空气量，进而保证发动机整机加力状态的性能。同时，液相燃料经过了多次雾化，使其与气相燃料和高速来流的掺混效果较好，使得燃烧更为充分，降低燃烧室流动损失，提高燃烧效率。

技术特征：

1.一种基于气液双相燃料的火焰稳定器，其特征在于，所述基于气液双相燃料的火焰稳定器包括：

2.根据权利要求1所述的基于气液双相燃料的火焰稳定器，其特征在于，所述气相射流喷嘴（110）和所述液相射流喷嘴（120）均具有喷射口（112）。

3.根据权利要求2所述的基于气液双相燃料的火焰稳定器，其特征在于，所述喷射口（112）包括多个，多个所述喷射口（112）间隔设置。

4.根据权利要求2所述的基于气液双相燃料的火焰稳定器，其特征在于，所述喷射口（112）的流通面积沿着自身流向逐渐增大；或所述喷射口（112）的流通面积沿着自身流向逐渐减小；或所述喷射口（112）的流通面积沿着自身流向先减小后增大；或所述喷射口（112）为恒定流通面积喷口。

5.根据权利要求1所述的基于气液双相燃料的火焰稳定器，其特征在于，所述液相射流喷嘴（120）的内部设置有液相流道（121）；

6.根据权利要求1所述的基于气液双相燃料的火焰稳定器，其特征在于，

7.根据权利要求1所述的基于气液双相燃料的火焰稳定器，其特征在于，所述火焰稳定器还包括位于高速来流（130）的流动路径上的燃料喷射机构（160），所述燃料喷射机构（160）的喷射方向与所述高速来流（130）的流向呈角度。

8.根据权利要求7所述的基于气液双相燃料的火焰稳定器，其特征在于，所述燃料喷射机构（160）间隔设置在所述射流机构朝向所述高速来流（130）的一侧。

9.一种燃烧室，其特征在于，包括如权利要求1至8任一项所述的基于气液双相燃料的火焰稳定器（100）。

10.根据权利要求9所述的燃烧室，其特征在于，所述燃烧室还包括隔热隔振屏。

技术总结
本申请涉及一种基于气液双相燃料的火焰稳定器和燃烧室。火焰稳定器包括位于高速来流的流动路径上的射流机构，且射流机构的喷射方向与高速来流呈一定角度；射流机构包括气相射流喷嘴以及液相射流喷嘴；气相射流喷嘴用于喷出气相燃料以形成气相射流；液相射流喷嘴用于喷出液相燃料以形成液相射流；通过气相射流与液相射流形成气动屏障，无需从压气机后引取高压空气来形成气动屏障，保证进入燃烧室加热和涡轮做功的空气量，进而保证发动机整机加力状态的性能。同时，液相燃料经过了多次雾化，使其与气相燃料和高速来流的掺混效果较好，使得燃烧更为充分，降低燃烧室流动损失，提高燃烧效率。

技术研发人员：李子万
受保护的技术使用者：清华大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23