專利名稱：基于射流等離子體活化的超聲速穩(wěn)定燃燒方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超聲速穩(wěn)定燃燒的方法。
背景技術(shù)：
超聲速燃燒技術(shù)中，來流在燃燒室以超聲速流動，滯流時間只有幾毫秒，在如此短 時間內(nèi)要實現(xiàn)燃料的點火和燃燒很困難，穩(wěn)定火焰的措施是超聲速燃燒組織所必需的方 式。支板式燃燒方法是目前常用的穩(wěn)定火焰方法，通過支板內(nèi)嵌的管道將燃料引入燃燒室 中，利用燃料的自身擴散來實現(xiàn)高速氣流中的燃燒。為了穩(wěn)定火焰，要求支板較厚(IOmm 15mm)，來構(gòu)建尾端的大尺度低速漩渦區(qū)，以利于可燃氣體在此區(qū)域停留足夠時間來形成穩(wěn) 定的高溫火焰。超聲速燃燒室中的厚支板所帶來的流動損失往往較大，降低了超聲速燃燒 的性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為提供一種基于射流等離子體活化的超聲速穩(wěn)定燃燒方法，以解 決現(xiàn)有的支板式燃燒方法中支板厚度較大，導(dǎo)致流動損失大、超聲速燃燒性能低的問題。本發(fā)明的方法是通過以下步驟實現(xiàn)的步驟一、在發(fā)動機燃燒室中支板的壁厚上 由發(fā)動機燃燒室的主燃燒區(qū)至燃燒室入口處依次加工三個L形通孔，分別是第一 L形通孔、 第二 L形通孔和第三L形通孔，第一 L形通孔、第二 L形通孔和第三L形通孔均透過發(fā)動機 燃燒室的外殼與外部相通，第一 L形通孔和第三L形通孔的內(nèi)表面均鍍有陶瓷膜，支板的厚 度為5mm 8mm ；步驟二、第二 L形通孔的輸入端與燃油管連接，第一 L形通孔和第三L形通 孔的輸入端分別與其對應(yīng)的等離子體發(fā)生裝置上的出口連接，第一 L形通孔、第二 L形通孔 和第三L形通孔輸出端均朝向發(fā)動機燃燒室的主燃燒區(qū)；步驟三、燃油由第二L形通孔注入 到發(fā)動機燃燒室的主燃燒區(qū)處，形成擴散火焰；等離子體發(fā)生裝置在高電壓高頻率電源激 勵作用下產(chǎn)生的等離子體由第一L形通孔和第三L形通孔注入到發(fā)動機燃燒室的主燃燒區(qū) 處，并在主燃燒區(qū)處噴射產(chǎn)生射流型的等離子體，等離子體電源的電壓為5000V 10000V， 頻率為30000Hz 50000Hz，產(chǎn)生等離子體的工作介質(zhì)為氬氣；步驟四、等離子體中的活化 基團促進了擴散火焰的燃燒，形成一股持續(xù)的燃燒火焰，且該火焰可以在發(fā)動機燃燒室內(nèi) 穩(wěn)定存在，從而實現(xiàn)超聲速穩(wěn)定燃燒。本發(fā)明的優(yōu)點是本發(fā)明在支板內(nèi)增加了鍍有陶瓷膜的通道，將燃燒室外部產(chǎn)生 的等離子體導(dǎo)入燃燒室中；利用了等離子體的活化作用來誘發(fā)燃料的連鎖燃燒反應(yīng)，形成 一股持續(xù)的燃燒火焰；該火焰的穩(wěn)定主要依賴于等離子體的存在，不需要支板尾端產(chǎn)生大 尺度低速漩渦區(qū)，從而降低了支板厚度的設(shè)計要求，減小了支板的流動損失。


圖1是本發(fā)明的具體實施方式
一的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是本發(fā)明的具體實施方式
一 中的步驟二里的等離子體發(fā)生裝置3的結(jié)構(gòu)示意圖(圖中標記6為高電壓高頻率電源、標記5-2為高強度石英管、標記5-3為堵塞、標記5-4為不銹鋼管)。
具體實施例方式具體實施方式
一結(jié)合圖1和圖2說明本實施方式，本實施方式是通過以下步驟實 現(xiàn)的步驟一、在發(fā)動機燃燒室2中支板1的壁厚上由發(fā)動機燃燒室2的主燃燒區(qū)2-1至 燃燒室入口處依次加工三個L形通孔，分別是第一 L形通孔1-1、第二 L形通孔1-2和第三 L形通孔1-3，第一 L形通孔1-1、第二 L形通孔1-2和第三L形通孔1_3均透過發(fā)動機燃 燒室2的外殼與外部相通，第一 L形通孔1-1和第三L形通孔1-3的內(nèi)表面均鍍有陶瓷膜， 支板1的厚度為5mm 8mm ；步驟二、第二 L形通孔1-2的輸入端與燃油管連接，第一 L形 通孔1-1和第三L形通孔1-3的輸入端分別與其對應(yīng)的等離子體發(fā)生裝置3上的出口 3-1 連接，第一 L形通孔1-1、第二 L形通孔1-2和第三L形通孔1-3輸出端均朝向發(fā)動機燃燒 室2的主燃燒區(qū)2-1 ；步驟三、燃油由第二 L形通孔1-2注入到發(fā)動機燃燒室2的主燃燒區(qū) 2-1處，形成擴散火焰4 ；等離子體發(fā)生裝置3在高電壓高頻率電源激勵作用下產(chǎn)生的等離 子體由第一 L形通孔1-1和第三L形通孔1-3注入到發(fā)動機燃燒室2的主燃燒區(qū)2-1處，并 在主燃燒區(qū)2-1處噴射產(chǎn)生射流型的等離子體5，等離子體電源的電壓為5000V 10000V， 頻率為30000Hz 50000Hz，產(chǎn)生等離子體的工作介質(zhì)為氬氣；步驟四、等離子體5中的活 化基團促進了擴散火焰4的燃燒，形成一股持續(xù)的燃燒火焰，且該火焰可穩(wěn)定存在于發(fā)動 機燃燒室2內(nèi)，等離子體5中的高能粒子通過碰撞作用會引起燃料分子的離解、激發(fā)甚至電 離，形成了大量的活性基團和強氧化性粒子，這些活性基團作為燃燒過程的“強心劑”，會急 劇加速燃燒過程，形成燃燒連鎖反應(yīng)；由此，等離子體5強化了主燃燒區(qū)2-1燃料的燃燒反 應(yīng)，形成了一股依賴于等離子體活化作用的燃燒火焰，實現(xiàn)了燃料的穩(wěn)定燃燒，即實現(xiàn)超聲 速穩(wěn)定燃燒。等離子體發(fā)生裝置3為現(xiàn)有技術(shù)。
具體實施方式
二 結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式的步驟一中支板1的厚 度為6mm?，F(xiàn)有技術(shù)中的支板厚度都大于10mm，支板的厚度越大，使得超聲速燃燒的損失越 大；本發(fā)明中的支板1厚度為6mm，能夠降低支板1在超聲速燃燒室中的損失。其它步驟與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式的步驟一中的第一 L形通 孔1-1和第三L形通孔1-3的內(nèi)表面陶瓷膜的厚度為0. Imm 0. 2mm。陶瓷膜實現(xiàn)了等離 子體與支板間的絕緣作用，且陶瓷膜在等離子體的碰撞下能產(chǎn)生二次電子發(fā)射，有利于等 離子體在通孔中的穩(wěn)定傳播。其它步驟與具體實施方式
一或二相同。
具體實施方式
四本實施方式的步驟三中的等離子體電源的電壓為6500V。其它 步驟與具體實施方式
三相同。
具體實施方式
五本實施方式的步驟三中的步驟三中的等離子體電源的頻率為 40000Hz。其它步驟與具體實施方式
一或四相同。
權(quán)利要求
一種基于射流等離子體活化的超聲速穩(wěn)定燃燒方法，其特征在于所述方法是通過以下步驟實現(xiàn)的步驟一、在發(fā)動機燃燒室(2)中支板(1)的壁厚上由發(fā)動機燃燒室(2)的主燃燒區(qū)(2 1)至燃燒室入口處依次加工三個L形通孔，分別是第一L形通孔(1 1)、第二L形通孔(1 2)和第三L形通孔(1 3)，第一L形通孔(1 1)、第二L形通孔(1 2)和第三L形通孔(1 3)均透過發(fā)動機燃燒室(2)的外殼與外部相通，第一L形通孔(1 1)和第三L形通孔(1 3)的內(nèi)表面均鍍有陶瓷膜，支板(1)的厚度為5mm～8mm；步驟二、第二L形通孔(1 2)的輸入端與燃油管連接，第一L形通孔(1 1)和第三L形通孔(1 3)的輸入端分別與其對應(yīng)的等離子體發(fā)生裝置(3)上的出口(3 1)連接，第一L形通孔(1 1)、第二L形通孔(1 2)和第三L形通孔(1 3)輸出端均朝向發(fā)動機燃燒室(2)的主燃燒區(qū)(2 1)；步驟三、燃油由第二L形通孔(1 2)注入到發(fā)動機燃燒室(2)的主燃燒區(qū)(2 1)處，形成擴散火焰(4)；等離子體發(fā)生裝置(3)在高電壓高頻率電源激勵作用下產(chǎn)生的等離子體由第一L形通孔(1 1)和第三L形通孔(1 3)注入到發(fā)動機燃燒室(2)的主燃燒區(qū)(2 1)處，并在主燃燒區(qū)(2 1)處噴射產(chǎn)生射流型的等離子體(5)，等離子體電源的電壓為5000V～10000V，頻率為30000Hz～50000Hz，產(chǎn)生等離子體的工作介質(zhì)為氬氣；步驟四、等離子體(5)中的活化基團促進了擴散火焰(4)的燃燒，形成一股持續(xù)的燃燒火焰，且該火焰可穩(wěn)定存在于發(fā)動機燃燒室(2)內(nèi)，實現(xiàn)超聲速穩(wěn)定燃燒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于射流等離子體活化的超聲速穩(wěn)定燃燒方法，其特征在于 步驟一中支板⑴的厚度為6mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述基于射流等離子體活化的超聲速穩(wěn)定燃燒方法，其特征 在于步驟一中的第一 L形通孔(1-1)和第三L形通孔(1-3)的內(nèi)表面陶瓷膜的厚度為 0. Imm 0. 2mmο
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于射流等離子體活化的超聲速穩(wěn)定燃燒方法，其特征在于 步驟三中的等離子體電源的電壓為6500V。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述基于射流等離子體活化的超聲速穩(wěn)定燃燒方法，其特征在 于步驟三中的等離子體電源的頻率為40000Hz。
全文摘要
基于射流等離子體活化的超聲速穩(wěn)定燃燒方法，它涉及一種超聲速穩(wěn)定燃燒的方法，以解決現(xiàn)有穩(wěn)定火焰燃燒方法中的支板厚度較大，導(dǎo)致流動損失大、超聲速燃燒性能低的問題。方法一、第一L形通孔和第三L形通孔中均鍍有陶瓷膜；二、第二L形通孔的輸入端與燃油管連接，第一L形通孔和第三L形通孔的輸入端分別與其對應(yīng)的等離子體發(fā)生裝置連接；三、燃油由第二L形通孔注入到主燃燒區(qū)處形成擴散火焰；等離子體發(fā)生裝置產(chǎn)生的等離子體由第一L形通孔和第三L形通孔注入到主燃燒區(qū)處并噴射產(chǎn)生射流型的等離子體；四、等離子體促進了擴散火焰的燃燒并形成一股持續(xù)的燃燒火焰，實現(xiàn)超聲速穩(wěn)定燃燒。本發(fā)明用于超聲速燃燒室中燃料的點火、混合和燃燒。
文檔編號F23R3/00GK101949550SQ201010298129
公開日2011年1月19日 申請日期2010年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月30日
發(fā)明者于達仁, 何永鋒, 唐井峰, 羅昌金, 鄧立君, 鮑文 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)