带流场仿真验证的射流燃烧室衬套结构

射流燃烧室衬套是航空推进、地面燃气轮机等动力系统燃烧室核心构件，主要应用于中小型涡轮动力的燃烧区段，承担组织燃烧气流、隔绝高温燃气、匹配冷却流路的核心作用，直接决定燃烧效率、出口温度均匀性与构件使用寿命。该衬套适配环形回流式射流燃烧室的安装边界，整体为变径曲面筒状结构，进气端设置旋流安装位，可与前端射流喷嘴、旋流器精准对接，安装配合面预留0.2mm的密封压紧余量，避免高温燃气泄漏；筒身沿轴向与周向分布多组不同孔径的射流孔，孔位排布经过流场迭代优化，可实现进气与主燃区油气的快速掺混，缩短燃烧反应长度，同时在筒壁内侧形成均匀的冷却气膜，隔绝1800K以上的高温燃气直接冲刷基体，降低衬套热负荷。设计过程中首先遵循射流燃烧的基本原理，针对主燃区、掺混区的气流组织需求，先完成基础流道的构型搭建，通过流动模拟确定不同区段的射流角度、孔径与孔间距，调整衬套内型面的曲面曲率，避免气流在筒壁形成局部低速回流区造成积碳；完成结构修改后通过燃烧模拟验证燃烧场的温度分布、燃烧完全度与污染物生成趋势，确认衬套壁面的热流密度处于材料许用范围内，同时优化衬套外壁的连接凸台位置，保证与燃烧室外机匣的安装定位精度，避免热态工作时因热膨胀错位造成的结构卡滞。衬套的出口端设置定位止口，可与后续涡轮导向器的进气段精准对接，整体壁厚根据热负荷分布做差异化设计，主燃区对应位置壁厚略薄以提升冷却效率，掺混区与安装边位置适当增加壁厚提升结构刚度，可承受燃烧过程中的压力脉动与热冲击，适配多种中小型涡轮动力的燃烧室改装与全新设计场景，能够有效提升燃烧稳定性，降低衬套的热疲劳失效风险。