喷气燃料贫油喷雾燃烧器结构设计方案

　　在航空动力、地面燃气轮机以及工业燃烧试验台的研发环节中，燃料雾化喷射与燃烧特性的测试是核心验证环节，这类测试对喷射部件的结构稳定性、喷射边界控制精度有极高要求，本次设计的喷雾燃烧部件，正是面向这类试验场景开发的核心功能件，主要承担喷气燃料的贫油工况喷射、流场组织的基础功能，为燃料喷出后的油雾扩散、与空气掺混、火焰抬升高度测试提供稳定的硬件载体。从实际使用场景来看，这类部件多安装在常压或低压燃烧试验段的进气端法兰位置，上游对接燃料供给管路与稳压气路，下游直接连通燃烧观测腔，试验过程中需要承受常温到中温的介质冲刷，同时要保证周向安装的同轴度，避免喷射流场偏斜导致测试数据失真。设计过程中首先确定了主体的筒式承力结构，

　　整体采用短圆柱筒体作为主承力载体，上端设置带均布安装孔的连接法兰，法兰上的通孔沿周向等角度排布，匹配试验台架的标准安装接口，安装时可通过螺栓实现快速定位锁紧，法兰端面预留的密封槽可适配金属缠绕垫片，保证燃料与气路的密封性能，避免介质泄漏影响试验安全。筒体侧壁开设的径向通孔为介质接入接口，两个接口呈对称布置，可分别接入主燃料路与雾化气路，接口的孔径尺寸匹配常规的工业管路接头规格，安装时不需要额外做转接加工，可直接对接标准卡套接头，减少管路连接的冗余结构。筒体内部的流道采用阶梯式变径设计，入口段做圆弧过渡处理，减少介质进入腔体时的局部阻力损失，避免流道内出现涡流导致的压力波动，保证燃料与雾化气在腔体内的混合均匀度；

　　出口段的收敛角度经过反复校核，既能够保证油雾喷出时的初始动量，又能避免收敛角过大导致的油雾贴壁现象，减少壁面积油对试验过程的干扰。从安装边界来看，主体筒体的外径与上端法兰的外径保持合理的尺寸差，法兰外伸的环边宽度刚好满足螺栓安装的操作空间，不需要额外扩大台架的安装开孔尺寸，可直接适配现有多数燃烧试验台的安装接口；筒体的轴向长度经过压缩设计，在保证内部流道长度满足混合要求的前提下，尽可能缩短轴向尺寸，减少整个试验段的长度占用，为下游的火焰观测、参数测点布置留出更多空间。周向布置的安装孔位置度公差控制在0.05mm以内，保证安装后部件的中心轴线与试验段轴线重合，避免喷射流场出现偏斜，导致火焰抬升高度的测试数据出现系统误差。在功能特性上，

　　该结构可实现贫油工况下的稳定喷射，通过侧壁两个接口的介质压力匹配，可调整燃料的雾化粒度与喷射锥角，满足不同试验工况下的参数调节需求；筒体与法兰采用一体化加工结构，没有多余的拼接焊缝，既减少了加工环节的装配误差，也避免了长期使用过程中焊缝位置出现的介质渗漏问题，部件的整体刚性更好，在介质压力波动的工况下也不会出现结构变形，保证喷射参数的稳定性。实际建模过程中，对所有的棱角位置都做了倒角处理，既避免加工过程中出现应力集中导致的部件开裂，也减少了安装过程中尖锐边角对操作人员的划伤风险；内部流道的所有交接位置都做了圆角过渡，尽可能降低流道内的阻力损失，保证介质流动的稳定性。这类结构的设计不需要复杂的异形曲面加工，采用常规的车削、钻削工艺即可完成全部加工，加工成本可控，后期维护时只需要拆开连接螺栓即可对内部流道进行清理，去除长期使用残留的积碳与杂质，不需要更换整个部件，维护成本较低。在试验场景中使用时，该部件可稳定支撑喷气燃料贫油喷射的相关测试，能够为油雾扩散距离、火焰抬升高度、燃烧效率等参数的测试提供稳定的喷射边界，测试获得的数据可直接为燃烧室的优化设计提供参考，相比传统的直管式喷射结构，该结构的雾化混合效果更好，贫油工况下的喷射稳定性更强，不容易出现熄火或者喷射脉动的问题，能够满足长时间连续试验的使用需求。