燃?xì)廨啓C(jī)主燃燒室防振隔熱壁的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及燃?xì)廨啓C(jī)主燃燒室的壁面，即火焰筒的筒壁。
【背景技術(shù)】
[0002]燃?xì)廨啓C(jī)是現(xiàn)代工業(yè)成果的結(jié)晶，燃燒室是燃?xì)廨啓C(jī)的重要部件，燃燒室的主要功能是使燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能。燃燒室在燃料燃燒的過程中，常會(huì)產(chǎn)生一些問題，如振蕩燃燒現(xiàn)象。振蕩燃燒出現(xiàn)時(shí)會(huì)伴隨放熱量和壓力的大幅振蕩，產(chǎn)生巨大噪聲，導(dǎo)致燃燒裝置劇烈振動(dòng)，影響燃燒裝置的正常工作，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)斐上到y(tǒng)部件的損傷破壞。一般來講，當(dāng)擾動(dòng)達(dá)到化學(xué)反應(yīng)釋放能量的0.1%時(shí)，所產(chǎn)生的壓力脈動(dòng)的振幅就相當(dāng)于燃燒室平均壓力峰值振幅。這種大幅度的壓力脈動(dòng)很容易導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的嚴(yán)重破壞。
[0003]在燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室的燃燒過程中，由于燃料燃燒放熱率和聲壓波動(dòng)的相互作用，會(huì)出現(xiàn)熱聲不穩(wěn)定性現(xiàn)象，其表現(xiàn)為壓力振動(dòng)增大，產(chǎn)生噪聲，嚴(yán)重時(shí)可能破壞燃燒室的結(jié)構(gòu)。振蕩燃燒的發(fā)生對(duì)實(shí)際燃燒室的運(yùn)行和安全性產(chǎn)生很大的影響。振蕩燃燒會(huì)導(dǎo)致燃燒室燃燒穩(wěn)定性下降，嚴(yán)重時(shí)將直接導(dǎo)致熄火，對(duì)燃燒室具有災(zāi)難性的影響。振蕩燃燒使燃燒狀況惡化，振蕩燃燒引起的壓力脈動(dòng)有可能破壞燃燒室的結(jié)構(gòu)。因此，國內(nèi)外不斷進(jìn)行有關(guān)振蕩燃燒的研宄，現(xiàn)今在振蕩燃燒的機(jī)理研宄上已經(jīng)有不少進(jìn)步，但是在燃?xì)廨啓C(jī)主燃燒室振蕩燃燒的預(yù)防方面，暫未出現(xiàn)比較理想的方案。
[0004]在燃燒系統(tǒng)中，不穩(wěn)定的熱釋放傳遞能量到聲場，并不一定會(huì)導(dǎo)致燃燒不穩(wěn)定。在聲壓振動(dòng)與熱釋放率波動(dòng)相位相差0~90度時(shí)，只有周期性的熱釋放過程給聲場提供能量的速度快于聲波通過燃燒室的邊界衰減和擴(kuò)散的能量的速度時(shí)，燃燒過程才變得不穩(wěn)定。
[0005]燃燒室內(nèi)的低頻振蕩燃燒通常是由燃燒室內(nèi)燃料燃燒放熱率和聲壓波動(dòng)相互耦合，產(chǎn)生自激振蕩引起的。其一般機(jī)理是:如果燃燒放熱速率有一個(gè)微小的變化，這個(gè)微小的變化會(huì)產(chǎn)生聲壓擾動(dòng)，聲波在燃燒室內(nèi)傳播，遇到壁面后返回，反過來又影響燃料供應(yīng)速度，從而使燃燒放熱率再次變化。即燃燒放熱和壓力波動(dòng)相互影響，當(dāng)相位恰當(dāng)時(shí)相互激勵(lì)，形成正反饋回路。現(xiàn)代的燃?xì)廨啓C(jī)一般都要求高溫升，而高溫升使得燃?xì)廨啓C(jī)火焰筒過熱，所以燃燒室壁面一般都會(huì)采取一定的冷卻措施?，F(xiàn)代的燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室壁面部分采取浮動(dòng)壁式結(jié)構(gòu)進(jìn)行冷卻，部分采取迷宮式結(jié)構(gòu)進(jìn)行冷卻，這兩種冷卻方式雖然都能取得很好的冷卻效果，但是這兩種方式構(gòu)造的燃燒室壁面結(jié)構(gòu)都相對(duì)復(fù)雜，加工難度大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種燃?xì)廨啓C(jī)主燃燒室防振隔熱壁，該防振隔熱壁能有效預(yù)防燃?xì)廨啓C(jī)主燃燒室內(nèi)振蕩燃燒現(xiàn)象的發(fā)生，并能改善其冷卻效率。
[0007]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題采取的技術(shù)方案如下:一種燃?xì)廨啓C(jī)主燃燒室防振隔熱壁，所述防振隔熱壁包括內(nèi)壁和外壁，所述內(nèi)壁凹凸不平，所述內(nèi)壁固定在所述外壁上，兩壁之間形成連通的腔體。
[0008]本發(fā)明的防振隔熱壁具有雙層結(jié)構(gòu)，兩壁之間形成連通的腔體，便于通入冷氣冷卻，具有較高冷卻效率，本發(fā)明通過凹凸不平的內(nèi)壁，改變了聲波在燃燒室內(nèi)的反射傳播，從而使聲壓振動(dòng)與熱釋放速率波動(dòng)的相位差不會(huì)始終保持不變，進(jìn)而防止振蕩燃燒的出現(xiàn)。
[0009]作為本發(fā)明的改進(jìn):所述內(nèi)壁上設(shè)置有多個(gè)氣膜孔，所述氣膜孔與所述腔體連通。冷氣從氣膜孔中流出，將在內(nèi)壁的內(nèi)表面處形成一層氣膜，該氣膜可以相對(duì)穩(wěn)定地駐留在內(nèi)壁內(nèi)表面的凹陷處，有效地防止了燃?xì)鈱?duì)燃燒室壁的熱沖蝕，同時(shí)，氣膜孔還有利于吸收壓力脈動(dòng)的振蕩能量。
[0010]作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式:所述氣膜孔在靠近燃燒室中心的位置分布較稀疏，在靠近外壁位置分布較密集。凸起位置多開孔，凹陷位置少開孔，可以在氣量不變的情況提高冷卻效率。
[0011]作為本發(fā)明的推薦實(shí)施方式:所述內(nèi)壁為波紋板，所述氣膜孔在波紋板的波峰位置較密集，在其波谷位置較稀疏。
[0012]所述波紋板呈正弦或余弦波結(jié)構(gòu)，由多個(gè)橫截面為半圓結(jié)構(gòu)的弧面拼接而成。
[0013]所述半圓的半徑變化范圍在10mm~40mm之間，主燃燒室內(nèi)壁中間位置與外壁間的距離為10~50mm，波紋板波峰與波谷之間氣膜孔成排設(shè)置，具有3~12排，每排氣膜孔的間距在2倍氣膜孔直徑到10倍氣膜孔直徑之間，氣膜孔孔徑范圍為0.5mm~5mm。
[0014]相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下有益效果:
1)本發(fā)明燃?xì)廨啓C(jī)主燃燒室防振隔熱壁結(jié)構(gòu)簡單，氣路設(shè)置也極為便利，氣膜孔的設(shè)置也相對(duì)容易，具有廣闊的應(yīng)用前景；
2)本發(fā)明通過改變主燃燒室壁面的結(jié)構(gòu)，改變了聲波在主燃燒室內(nèi)的傳播，進(jìn)而使聲壓振動(dòng)與熱釋放速率波動(dòng)的相位差不會(huì)始終保持不變，從而防止了振蕩燃燒的發(fā)生；本發(fā)明設(shè)置氣膜孔，一方面可以吸收壓力脈動(dòng)的振蕩能量，能一方面可以防止燃?xì)鈱?duì)燃燒室壁的熱沖蝕，有利于提尚發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明較佳實(shí)施例的燃?xì)廨啓C(jī)主燃燒室防振隔熱壁的截面圖(橫截面)；
圖2為氣膜孔在波紋板上的排列結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為圖2中a處的放大圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]如圖1、2所示，本實(shí)施例的燃?xì)廨啓C(jī)主燃燒室防振隔熱壁包括內(nèi)壁I和外壁2，該實(shí)施例中內(nèi)壁I為凹凸不平的波紋板，內(nèi)壁I固定在外壁2上，兩壁之間形成連通的腔體3。內(nèi)壁I上設(shè)置有多個(gè)氣膜孔11，氣膜孔11與腔體3連通，如圖2所示。氣膜孔11在靠近燃燒室中心的波峰位置12處分布較稀疏，在靠近外壁2的波谷位置13分布較密集。
[0017]波紋板呈正弦或余弦波結(jié)構(gòu)，由多個(gè)橫截面為半圓結(jié)構(gòu)的弧面拼接而成。該波紋板可以為具有縱向波紋的波紋板，也可以為具有橫向波紋的波紋板，圖1中波紋板為具有橫向波紋的波紋板。
[0018]上述半圓結(jié)構(gòu)的弧面的半圓的半徑變化范圍在10mm~40mm之間。主燃燒室外壁與內(nèi)壁中間位置的距離為10~50mm。波紋板波峰12與波谷13之間氣膜孔11成排設(shè)置，總排數(shù)在3~12排之間，每排氣膜孔11的中心距d在2倍氣膜孔直徑到10倍氣膜孔直徑，氣膜孔11孔徑范圍為0.5mm~5mm,如圖3所示。
[0019]本發(fā)明的波紋板結(jié)構(gòu)有明顯的強(qiáng)化換熱作用，波紋板結(jié)構(gòu)所帶來的流道波動(dòng)產(chǎn)生紊流擾動(dòng)可更好的增加對(duì)流換熱。如圖2所示，波紋板上氣膜孔可借助動(dòng)壓出氣強(qiáng)化溢流換熱，波峰處多開孔，波谷處少開孔，可以在氣量不變的情況提高冷卻效率。
[0020]從波紋板上的氣膜孔中流出的冷氣將在波紋板的內(nèi)壁形成一層氣膜，該氣膜可以相對(duì)穩(wěn)定地駐留在波紋板的波谷里，有效地防止了燃?xì)鈱?duì)燃燒室壁的熱沖蝕，從而有利于提尚發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種燃?xì)廨啓C(jī)主燃燒室防振隔熱壁，其特征在于，所述防振隔熱壁包括內(nèi)壁和外壁，所述內(nèi)壁凹凸不平，所述內(nèi)壁固定在所述外壁上，兩壁之間形成連通的腔體。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃?xì)廨啓C(jī)主燃燒室防振隔熱壁，其特征在于，所述內(nèi)壁上設(shè)置有多個(gè)氣膜孔，所述氣膜孔與所述腔體連通。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的燃?xì)廨啓C(jī)主燃燒室防振隔熱壁，其特征在于，所述氣膜孔在靠近燃燒室中心的位置分布較稀疏，在靠近外壁位置分布較密集。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的燃?xì)廨啓C(jī)主燃燒室防振隔熱壁，其特征在于，所述內(nèi)壁為波紋板，所述氣膜孔在波紋板的波峰位置較密集，在其波谷位置較稀疏。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的燃?xì)廨啓C(jī)主燃燒室防振隔熱壁，其特征在于，所述波紋板呈正弦或余弦波結(jié)構(gòu)，由多個(gè)橫截面為半圓結(jié)構(gòu)的弧面拼接而成。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的燃?xì)廨啓C(jī)主燃燒室防振隔熱壁，其特征在于，所述半圓的半徑變化范圍在10mm~40mm之間，主燃燒室內(nèi)壁中間位置與外壁間的距離為10~50mm，波紋板波峰與波谷之間氣膜孔成排設(shè)置，具有3~12排，每排氣膜孔的間距在2倍氣膜孔直徑到10倍氣膜孔直徑之間，氣膜孔孔徑范圍為0.5mm~5mm。
【專利摘要】一種燃?xì)廨啓C(jī)主燃燒室防振隔熱壁，防振隔熱壁包括內(nèi)壁和外壁，內(nèi)壁凹凸不平，內(nèi)壁固定在外壁上，兩壁之間形成連通的腔體；內(nèi)壁上設(shè)置有多個(gè)氣膜孔，氣膜孔與腔體連通；氣膜孔在靠近燃燒室中心的位置分布較稀疏，在靠近外壁位置分布較密集。本發(fā)明燃?xì)廨啓C(jī)主燃燒室防振隔熱壁結(jié)構(gòu)簡單，氣路設(shè)置也極為便利，氣膜孔的設(shè)置也相對(duì)容易，具有廣闊的應(yīng)用前景；本發(fā)明通過改變主燃燒室壁面的結(jié)構(gòu)，改變了聲波在主燃燒室內(nèi)的傳播，進(jìn)而使聲壓振動(dòng)與熱釋放速率波動(dòng)的相位差不會(huì)始終保持不變，從而防止了振蕩燃燒的發(fā)生；本發(fā)明設(shè)置氣膜孔，一方面可以吸收壓力脈動(dòng)的振蕩能量，能一方面可以防止燃?xì)鈱?duì)燃燒室壁的熱沖蝕，有利于提高發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命。
【IPC分類】F23R3/42
【公開號(hào)】CN104896514
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510240113
【發(fā)明人】劉石, 尹洪, 張楚, 肖小清, 田豐, 譚金, 楊省喆, 張群
【申請(qǐng)人】廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院, 西北工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年9月9日
【申請(qǐng)日】2015年5月13日