一種火焰穩(wěn)定裝置及發(fā)動機的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請涉及超聲速燃燒發(fā)動機制備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種火焰穩(wěn)定裝置，本申請還涉及一種發(fā)動機，具體涉及超聲速燃燒發(fā)動機。
【背景技術(shù)】
[0002]超燃沖壓發(fā)動機是超聲速燃燒沖壓式發(fā)動機的簡稱，它可以在攀升過程中從大氣中獲取氧氣。在飛行中獲取氧氣，節(jié)省能量，意味著在消耗相同質(zhì)量推進劑的條件下，超燃沖壓發(fā)動機能夠產(chǎn)生較大的推力。
[0003]由于超燃沖壓發(fā)動機在飛行中獲取氧氣，因此，其燃燒室內(nèi)燃料的點燃較為困難且點燃后燃燒室內(nèi)的火焰不穩(wěn)定，燃燒室內(nèi)的火焰會被進入的空氣熄滅，不利于燃燒室內(nèi)火焰的傳播以及燃料的穩(wěn)定燃燒。
[0004]為了克服超燃沖壓發(fā)動機存在的上述缺陷，現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)了火焰穩(wěn)定裝置，該火焰穩(wěn)定裝置包括本體，在本體內(nèi)設(shè)置有用于氣體流動的腔體，在腔體側(cè)壁上設(shè)置有凹腔，當(dāng)超聲速氣流流過凹腔時，會在凹腔內(nèi)形成回流區(qū)，使得火焰駐留其中，并作為新的火焰源持續(xù)點燃上游來的燃料空氣混合物，來實現(xiàn)火焰穩(wěn)定。
[0005]但是，現(xiàn)有的火焰穩(wěn)定裝置，凹腔內(nèi)超聲速氣流形成的回流區(qū)氣流流動速度較高，標(biāo)量耗散率較大，初始火核的形成與傳播較為困難，火焰不穩(wěn)定。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供一種火焰穩(wěn)定裝置，解決現(xiàn)有技術(shù)中凹腔內(nèi)超聲速氣流形成的回流區(qū)氣流流動速度較高，初始火核的形成與傳播較為困難，火焰不穩(wěn)定的問題。
[0007]本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下:
[0008]一種火焰穩(wěn)定裝置，包括本體與點火器，所述本體內(nèi)設(shè)置有用于氣體流動的腔體，在所述腔體側(cè)壁上沿空氣流動方向依次設(shè)置有燃料入口與第一凹腔，在所述第一凹腔底部設(shè)置有第二凹腔，所述點火器設(shè)置在所述第二凹腔底部。
[0009]優(yōu)選地，所述第一凹腔的長度與深度的比值為a，其中，4彡a彡8。
[0010]優(yōu)選地，所述第二凹腔的長度與深度的比值為b，其中，4彡b彡8。
[0011]優(yōu)選地，所述第二凹腔的長度為所述第一凹腔長度的二分之一，所述第二凹腔的深度為所述第一凹腔深度的二分之一。
[0012]優(yōu)選地，所述第二凹腔中心到所述第一凹腔沿空氣流動方向的兩個側(cè)壁之間的距離相等，且沿空氣流動方向第二凹腔6側(cè)壁到第一凹腔6側(cè)壁的距離均為所述第一凹腔長度的四分之一。
[0013]優(yōu)選地，所述燃料入口為設(shè)置在所述腔體側(cè)壁上的一個以上的用于燃料進入所述腔體的孔。
[0014]優(yōu)選地，所述腔體的橫截面為圓形或者矩形。
[0015]優(yōu)選地，所述點火器設(shè)置在所述第二凹腔底部且所述第二凹腔靠近所述燃料入口的側(cè)壁位置。
[0016]一種發(fā)動機，所述發(fā)動機采用了上述任意一種的火焰穩(wěn)定裝置。
[0017]本申請?zhí)峁┑幕鹧娣€(wěn)定裝置，由于在第一凹腔底部設(shè)置有第二凹腔，第一凹腔內(nèi)的回流區(qū)受腔體內(nèi)主流驅(qū)動，回流區(qū)內(nèi)平均速度相對于腔體主流速度明顯降低，第二凹腔回流區(qū)受第一凹腔回流區(qū)的回流驅(qū)動，第二凹腔回流區(qū)的回流速度相對于第一凹腔回流區(qū)速度明顯降低，因此，第二凹腔的設(shè)置增加了燃料與空氣混合物的駐留時間，由于燃料與空氣混合物的流速降低且駐留時間延長，因此，相對于現(xiàn)有技術(shù)而言，增強了點火及火焰的穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0018]為了更清楚地說明本申請實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請中記載的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0019]圖1為火焰穩(wěn)定裝置截面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2為火焰穩(wěn)定裝置原理示意圖；
[0021]圖3為本發(fā)明提供的火焰穩(wěn)定裝置與現(xiàn)有技術(shù)火焰穩(wěn)定裝置流線對比示意圖；
[0022]圖4為本發(fā)明提供的火焰穩(wěn)定裝置與現(xiàn)有技術(shù)火焰穩(wěn)定裝置速度云圖對比示意圖。
【具體實施方式】
[0023]為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本申請中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本申請實施例中的附圖，對本申請實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本申請中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本申請保護的范圍。
[0024]本實施例采用遞進方式撰寫。
[0025]請如圖1所示，本發(fā)明實施例提供一種火焰穩(wěn)定裝置，包括本體I與點火器2，在本體I內(nèi)設(shè)置有用于氣體流動的腔體3，在腔體3側(cè)壁上沿空氣流動方向依次設(shè)置有燃料入口4與第一凹腔5，在第一凹腔5底部設(shè)置有第二凹腔6，點火器2設(shè)置在第二凹腔6底部。
[0026]本實施例提供的火焰穩(wěn)定裝置，在第一凹腔5底部設(shè)置有第二凹腔6，第一凹腔5內(nèi)的回流區(qū)受腔體內(nèi)主流驅(qū)動，回流區(qū)內(nèi)平均速度相對于腔體I主流速度明顯降低，第二凹腔6回流區(qū)受第一凹腔5回流區(qū)的回流驅(qū)動，第二凹腔6回流區(qū)的回流速度相對于第一凹腔5回流區(qū)速度明顯降低，因此，第二凹腔6的設(shè)置增加了燃料與空氣混合物的駐留時間，由于燃料與空氣混合物的流速降低且駐留時間延長，因此，增強了點火及火焰的穩(wěn)定性。
[0027]請如圖2所示，第一凹腔5上游的燃料經(jīng)過燃料入口 4橫向噴注后，經(jīng)過第一凹腔5時形成剪切層8，在剪切層8的卷吸作用下，首先進入第一凹腔5，此時，燃料與空氣混合。燃料與空氣形成的混合物在第一凹腔5的底部逆向流動，一部分沿著第一凹腔5內(nèi)的較大渦結(jié)構(gòu)在第一凹腔5前沿上部流出第一凹腔5，另一部分燃料與空氣形成的混合物流入第二凹腔6，燃料與空氣進一步混合，設(shè)置在第二凹腔6底部的點火器2對燃料與空氣形成的混合物進行點火，由于處于第二凹腔6的燃料與空氣混合物與腔體3相比較，流速較低，且能夠在第二凹腔6內(nèi)較長時間駐留，因此，有利于初始點火核的形成、轉(zhuǎn)播，以及有利于火焰的穩(wěn)定，從而增強點火及火焰的穩(wěn)定性。
[0028]其中，第一凹腔5的長度與深度的比值為a，其中，4 < 8。
[0029]其中，