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JP2010286145A - Diffuser - Google Patents

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JP2010286145A
JP2010286145A JP2009139079A JP2009139079A JP2010286145A JP 2010286145 A JP2010286145 A JP 2010286145A JP 2009139079 A JP2009139079 A JP 2009139079A JP 2009139079 A JP2009139079 A JP 2009139079A JP 2010286145 A JP2010286145 A JP 2010286145A
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JP
Japan
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diffuser
passage
chamber
air
cowl
Prior art date
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Pending
Application number
JP2009139079A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takao Nagao
隆央 長尾
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IHI Corp
Original Assignee
IHI Corp
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Publication date
Application filed by IHI Corp filed Critical IHI Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce pressure loss while maintaining stability of flow rate split. <P>SOLUTION: This diffuser includes: a throat part 10 arranged between a diffuser chamber 8 and inner and outer passages 5, 6; and expanded flow passages 11, 12 expanded from the throat part 10. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、供給される流体を減速させて昇圧するディフューザ室を備え、該ディフューザ室で昇圧した上記流体を、燃焼室を挟んで配置されると共に燃焼室に導くインナー通路及びアウター通路とに分岐して供給するディフューザに関するものである。   The present invention includes a diffuser chamber that decelerates and pressurizes a supplied fluid, and the fluid boosted in the diffuser chamber is arranged with the combustion chamber interposed therebetween and branched into an inner passage and an outer passage that lead to the combustion chamber. It is related with the diffuser supplied.

例えば、ターボジェットエンジンの燃焼器に組み込まれるディフューザは、導入される空気の流速を低減させることで空気を昇圧して燃焼室に供給するものである。このようなディフューザは、導入された空気をカウルによってインナー通路と、アウター通路とに分岐させるように構成されている。   For example, a diffuser incorporated in a combustor of a turbojet engine is configured to increase the pressure of the air by reducing the flow rate of the introduced air and supply the air to the combustion chamber. Such a diffuser is configured to branch the introduced air into an inner passage and an outer passage by a cowl.

そして、上記従来から用いられているディフューザとしては、滑らかに流路幅が拡大するインナー通路とアウター通路とによって空気の昇圧を図る従来型のディフューザと、インナー流路とアウター流路との上流に設置される拡大流路にて急激に空気を昇圧させてから空気をインナー通路とアウター通路とに導くダンプ型ディフューザが存在している(特許文献1参照)。   The conventional diffuser includes a conventional diffuser that pressurizes air by an inner passage and an outer passage that smoothly increase the passage width, and upstream of the inner passage and the outer passage. There is a dump type diffuser that rapidly boosts air in an enlarged flow path that is installed and then guides the air to an inner passage and an outer passage (see Patent Document 1).

米国特許第4979361号公報US Pat. No. 4,997,361

ところで、従来型のディフューザは、導入された空気を円弧断面のカウルでインナー通路とアウター通路とに分岐し、当該インナー通路及びアウター通路で空気を徐々に昇圧する。このため、空気の剥離を抑制しながら昇圧が図れるため圧力損失(圧損)を低減させることができ、これが大きな利点となる。
しかしながら、この従来型のディフューザは、供給される空気の入口流速分布にばらつきがある場合には、このばらつきを助長して悪化させる。このため、片側剥離を誘発し、インナー通路とアウター通路とに供給される空気のバランスが崩れ易いという欠点がある。
By the way, the conventional diffuser branches the introduced air into an inner passage and an outer passage by a cowl having an arc cross section, and gradually raises the air in the inner passage and the outer passage. For this reason, since pressure | voltage rise can be aimed at, suppressing peeling of air, a pressure loss (pressure loss) can be reduced, and this becomes a big advantage.
However, this conventional diffuser promotes and exacerbates the variation in the distribution of the inlet flow velocity of the supplied air. For this reason, there exists a fault that one side peeling is induced and the balance of the air supplied to an inner passage and an outer passage tends to collapse.

ダンプ型ディフューザは、導入された空気がカウルに激しく衝突するため、空気の入り口を挟んで一対の剥離渦が形成される。この剥離渦は、供給される空気の入口流速分布にばらつきがある場合には、このばらつきに応じてサイズが変形する。この結果、圧損係数が、インナー通路側に流れ込む空気の流量とアウター通路側に流れ込む空気の流量とのバランスが自動調節される。つまり、ダンプ型ディフューザは、流量スプリットを自動的に均等化させる機能があり、流量スプリットが安定化するという利点を有している。
しかしながら、ダンプ型ディフューザは、上述の剥離渦が発生するため、圧損が大きくなるという欠点を有している。
In the dump type diffuser, since the introduced air collides violently with the cowl, a pair of separation vortices are formed across the air inlet. If there is a variation in the inlet flow velocity distribution of the supplied air, the size of the separation vortex is deformed according to the variation. As a result, the pressure loss coefficient automatically adjusts the balance between the flow rate of air flowing into the inner passage and the flow rate of air flowing into the outer passage. In other words, the dump diffuser has a function of automatically equalizing the flow split, and has an advantage that the flow split is stabilized.
However, the dump diffuser has a disadvantage that the pressure loss increases because the above-described separation vortex is generated.

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、流量スプリットの安定化を保ちつつ、圧損を低減できるようにしたディフューザを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a diffuser capable of reducing pressure loss while maintaining stabilization of a flow rate split.

本発明は、上記課題を解決するための手段として、以下の構成を採用する。   The present invention adopts the following configuration as means for solving the above-described problems.

第1の発明は、供給される流体を減速させて昇圧するディフューザ室を備え、該ディフューザ室で昇圧した上記流体を、燃焼室を挟んで配置されると共に燃焼室に導くインナー通路及びアウター通路とに分岐して供給するディフューザであって、上記ディフューザ室と上記インナー通路及びアウター通路との間に配置されるスロート部と、該スロート部から広がる拡大流路とを備えるという構成を採用する。   1st invention is equipped with the diffuser chamber which decelerates and pressurizes the supplied fluid, the inner channel | path and outer channel | path which are arrange | positioned on both sides of a combustion chamber and guide | inducing the said fluid pressure-rised in this diffuser chamber; A diffuser is provided that is branched and supplied, and includes a throat portion disposed between the diffuser chamber and the inner passage and the outer passage, and an enlarged flow path extending from the throat portion.

第2の発明は、上記第1の発明において、上記ディフューザ室に供給される上記流体が衝突する正面と、上記インナー通路あるいは上記アウター通路に連通する側面と、当該正面と当該側面とを繋ぐコーナ部とを有するカウルを備え、上記スロート部が、上記カウルのコーナ部と、上記ディフューザ室の外形形状を形成するケーシングとによって形成されているという構成を採用する。   According to a second invention, in the first invention, a front surface where the fluid supplied to the diffuser chamber collides, a side surface communicating with the inner passage or the outer passage, and a corner connecting the front surface and the side surface. A cowl having a portion is provided, and the throat portion is formed by a corner portion of the cowl and a casing that forms the outer shape of the diffuser chamber.

第3の発明は、上記第1または第2の発明において、上記ディフューザ室に上記流体を供給するプレディフューザを備え、該プレディフューザの入口開口の開口幅を「1」とした場合に、上記スロート部の流路幅が1.28、上記拡大流路の出口開口の開口幅が1.88、上記拡大流路の中央長さ距離が1.98であるという構成を採用する。   According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the invention, when the pre-diffuser is provided to supply the fluid to the diffuser chamber, and the opening width of the inlet opening of the pre-diffuser is set to “1”, the throat A configuration is adopted in which the channel width of the portion is 1.28, the opening width of the outlet opening of the enlarged channel is 1.88, and the center length distance of the enlarged channel is 1.98.

第4の発明は、上記第2の発明において、上記供給口の中心を流体の流れ方向に沿って通る軸に対して上記カウルの正面の傾斜角度が82.9°であるという構成を採用する。   According to a fourth aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, a configuration is adopted in which the inclination angle of the front face of the cowl is 82.9 ° with respect to an axis passing through the center of the supply port along the fluid flow direction. .

本発明によれば、スロート部によってディフューザ室にて発生する剥離渦の下流側への進入が防止されるため、圧損を低減させることができる。
また、本発明によれば、拡大流路によってインナー側に供給される空気の流量とアウター側に供給される空気の流量とが自動調節することができ、流量スプリットを安定化することができる。
したがって、本発明によれば、流量スプリットの安定化を保ちつつ、圧損を低減させることができる。
According to the present invention, the pressure drop can be reduced because the separation vortex generated in the diffuser chamber is prevented from entering the downstream side by the throat portion.
Further, according to the present invention, the flow rate of air supplied to the inner side and the flow rate of air supplied to the outer side can be automatically adjusted by the enlarged flow path, and the flow rate split can be stabilized.
Therefore, according to the present invention, it is possible to reduce pressure loss while maintaining stabilization of the flow split.

本発明の一実施形態に係るディフューザを備える燃焼器の断面図である。It is sectional drawing of a combustor provided with the diffuser which concerns on one Embodiment of this invention. 従来のダンプ型ディフューザに対して流体解析を行った結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having performed the fluid analysis with respect to the conventional dump type diffuser. 本発明の一実施形態に係るディフューザに供給される空気がアウター側に偏った場合の流線を示す図である。It is a figure which shows a streamline when the air supplied to the diffuser which concerns on one Embodiment of this invention is biased to the outer side.

以下、図面を参照して、本発明に係るディフューザの一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。   Hereinafter, an embodiment of a diffuser according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the scale of each member is appropriately changed in order to make each member a recognizable size.

図1は、本実施形態のディフューザを備える燃焼器Cの概略構成を示す断面図である。なお、図1において燃焼器Cを水平に横切る線X−Xは、燃焼器Cの軸心線を示す。   FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a combustor C including a diffuser according to the present embodiment. In FIG. 1, a line XX that horizontally crosses the combustor C indicates an axial center line of the combustor C.

また、本実施形態において燃焼器Cはジェットエンジンに搭載されているものとし、図1において燃焼器Cの下方で軸心線X−Xと平行して伸びている線X0−X0は、ジェットエンジンの軸心線を示している。
そして、このジェットエンジンは、燃焼器Cと、この燃焼器Cの一端側(図示の例では左端側)に軸流圧縮機(図示せず)を有していて、環状かつ軸対称形の構成を呈している。
In this embodiment, the combustor C is assumed to be mounted on the jet engine. In FIG. 1, a line X0-X0 extending in parallel with the axial line XX below the combustor C is indicated by the jet engine. The axial center line is shown.
The jet engine has a combustor C and an axial compressor (not shown) on one end side (left end side in the illustrated example) of the combustor C, and has an annular and axisymmetric configuration. Presents.

なお、本実施形態では、便宜上、ジェットエンジンの軸心線X0−X0と燃焼器Cの軸心線X−Xは平行に示されているが、交差している場合もある。また、以下の説明において、「上流側」または「下流側」というときは、燃焼器Cの軸心線X−X方向の空気の流れに対応したもので、図示の例では、軸心線X−X方向の左側が上流側に相当し、その右側が下流側に相当している。したがって、上記図示しない軸流圧縮機は、燃焼器Cの上流側に位置していることになる。   In the present embodiment, for the sake of convenience, the axial center line X0-X0 of the jet engine and the axial center line XX of the combustor C are shown in parallel, but they may intersect each other. In the following description, “upstream side” or “downstream side” corresponds to the flow of air in the direction of the axial line XX of the combustor C, and in the illustrated example, the axial line X The left side in the −X direction corresponds to the upstream side, and the right side corresponds to the downstream side. Therefore, the axial compressor (not shown) is located on the upstream side of the combustor C.

本実施形態のディフューザDについて説明する前に、まず燃焼器Cの全体構成について説明する。図1に示すように、燃焼器Cは、ディフューザDと、燃焼室1と、インジェクタ2とを備えている。そして、燃焼器Cは、ディフューザDの下流側に設けられた燃焼室1で、ディフューザDを介して供給される空気(流体)とインジェクタ2から供給される燃料とを混合させると共に燃焼させ、燃焼の結果生成された燃焼ガスを排出するものである。   Before describing the diffuser D of the present embodiment, the overall configuration of the combustor C will be described first. As shown in FIG. 1, the combustor C includes a diffuser D, a combustion chamber 1, and an injector 2. The combustor C mixes and burns the air (fluid) supplied through the diffuser D and the fuel supplied from the injector 2 in the combustion chamber 1 provided on the downstream side of the diffuser D. The combustion gas produced | generated as a result of is discharged | emitted.

また、燃焼器Cは、ディフューザDによって昇圧された空気を燃焼室1に導くためのインナー通路5と、アウター通路6とを備えている。
これらのインナー通路5及びアウター通路6は、燃焼室1の外形形状を形成する壁面3と、燃焼器Cを形成するケーシング4の一部であり壁面3と対向する壁面4aとの間に形成される流路であり、燃焼室1を挟んで配置されている。そして、当該流路のうち、ジェットエンジンの軸心線X0−X0側の流路がインナー通路5とされ、ジェットエンジンの軸心線X0−X0から離間した側の流路がアウター通路6とされている。
なお、図1においては、インナー通路5及びアウター通路6の流路幅は、下流側に向かうに連れて縮小する。しかしながら、インナー通路5及びアウター通路6の流路幅を、下流側に向かうに連れて変化しない構成、あるいは下流側に向かうに連れて拡大する構成を採用することもできる。
Further, the combustor C includes an inner passage 5 and an outer passage 6 for guiding the air pressurized by the diffuser D to the combustion chamber 1.
These inner passage 5 and outer passage 6 are formed between a wall surface 3 that forms the outer shape of the combustion chamber 1 and a wall surface 4 a that is a part of the casing 4 that forms the combustor C and faces the wall surface 3. Which is disposed with the combustion chamber 1 in between. Among the flow paths, the flow path on the side of the jet engine axial line X0-X0 is the inner passage 5, and the flow path on the side away from the jet engine axial line X0-X0 is the outer path 6. ing.
In FIG. 1, the channel widths of the inner passage 5 and the outer passage 6 are reduced toward the downstream side. However, it is also possible to adopt a configuration in which the flow path widths of the inner passage 5 and the outer passage 6 do not change toward the downstream side, or increase toward the downstream side.

さて、本実施形態のディフューザDは、カウル7と、ディフューザ室8と、プレディフューザ9と、スロート部10(スロート部)と、インナー拡大流路11(拡大流路)と、アウター拡大流路12(拡大流路)とを備えている。   Now, the diffuser D of this embodiment is the cowl 7, the diffuser chamber 8, the pre-diffuser 9, the throat part 10 (throat part), the inner expansion flow path 11 (expansion flow path), and the outer expansion flow path 12. (Enlarged flow path).

カウル7は、プレディフューザ9から噴出された空気をインナー通路5側とアウター通路6側とに分岐するものであり、プレディフューザ9から噴出される空気が衝突されるようにプレディフューザ9の正面に配置されている。
実際にはカウル7には、単数あるいは複数の貫通孔又はスリットが形成されており、プレディフューザ9から噴射された空気の一部がインナー流路5及びアウター流路6を介することなく直接燃焼室1に供給される。ただし、図1では、当該貫通孔を省略して図示している。
そして、本実施形態においては、カウル7のプレディフューザ9側の面(すなわち空気が衝突される衝突面が)は、従来のものが軸X−Xに対する傾斜が小さいのに対して、軸X−Xに対する傾斜が大きく設定されており、プレディフューザ9から噴射される空気の噴射方向に対して略垂直となるように配置されている。
なお、カウル7は、ディフューザ室8に供給される空気が衝突する正面7bと、インナー通路5あるいはアウター通路6に連通する側面7cと、当該正面7bと側面7cとを繋ぐコーナ部7aとを有している。
The cowl 7 divides the air ejected from the pre-diffuser 9 into the inner passage 5 side and the outer passage 6 side, and is placed in front of the pre-diffuser 9 so that the air ejected from the pre-diffuser 9 collides with it. Has been placed.
Actually, the cowl 7 is formed with one or a plurality of through holes or slits, and a part of the air injected from the pre-diffuser 9 is directly in the combustion chamber without passing through the inner flow path 5 and the outer flow path 6. 1 is supplied. However, in FIG. 1, the through hole is omitted.
In the present embodiment, the surface of the cowl 7 on the pre-diffuser 9 side (that is, the collision surface on which the air collides) has a small inclination with respect to the axis XX, whereas the conventional one has a small axis X-X. The inclination with respect to X is set to be large, and is arranged so as to be substantially perpendicular to the injection direction of the air injected from the pre-diffuser 9.
The cowl 7 has a front surface 7b where air supplied to the diffuser chamber 8 collides, a side surface 7c communicating with the inner passage 5 or the outer passage 6, and a corner portion 7a connecting the front surface 7b and the side surface 7c. is doing.

ディフューザ室8は、カウル7とケーシング4との間に形成される大容量空間であり、プレディフューザ9の下流に配置されると共にインナー拡大流路11及びアウター拡大流路12と接続されている。
そして、ディフューザ室8は、プレディフューザ9から噴出された空気を減速させて当該空気を急激に昇圧させる。
より詳細には、このディフューザ室8は、カウル7と、ケーシング4の上流側で、かつ、軸心線X−Xに直交する方向に設けられている上流側ケーシング4bと、この上流側ケーシング4bの周辺位置と燃焼器側ケーシング4aの上流側位置とを接続する接続ケーシング4cとで囲まれる空間によって形成されている。なお、接続ケーシング4cは、上流側ケーシング4bの先端位置と燃焼器側ケーシング4aの上流側位置とを直線で結ぶ板材で形成することもできるが、図示の例では、機械的強度及び空気の流線状態を考慮して、途中の一箇所で僅かに屈曲した面に形成されている。
The diffuser chamber 8 is a large-capacity space formed between the cowl 7 and the casing 4. The diffuser chamber 8 is disposed downstream of the pre-diffuser 9 and is connected to the inner enlarged flow path 11 and the outer enlarged flow path 12.
The diffuser chamber 8 decelerates the air ejected from the pre-diffuser 9 and rapidly raises the air.
More specifically, the diffuser chamber 8 includes a cowl 7, an upstream casing 4b provided on the upstream side of the casing 4 and in a direction orthogonal to the axis XX, and the upstream casing 4b. Is formed by a space surrounded by a connection casing 4c that connects the peripheral position of the cylinder and the upstream position of the combustor side casing 4a. The connection casing 4c can be formed of a plate material that connects the tip position of the upstream casing 4b and the upstream position of the combustor side casing 4a in a straight line. However, in the illustrated example, the mechanical strength and the air flow are connected. In consideration of the line state, it is formed on a slightly bent surface at one place in the middle.

プレディフューザ9は、ディフューザ室8の上流において空気を予備的に昇圧させるものであり、下流に行くにしたがって開口面積が大きく形成されている。このプレディフューザ9の下流側の出口開口9a(供給口)は、ディフューザ室8に少し突出するように設けられている。そして、当該出口開口9aからディフューザ室8に空気が供給される。
なお、図1に示すように、カウル7の正面7bは、プレディフューザ9に対向配置されている。
The pre-diffuser 9 preliminarily boosts the air upstream of the diffuser chamber 8 and has an opening area that increases toward the downstream. An outlet opening 9 a (supply port) on the downstream side of the pre-diffuser 9 is provided so as to slightly protrude into the diffuser chamber 8. Then, air is supplied to the diffuser chamber 8 from the outlet opening 9a.
As shown in FIG. 1, the front surface 7 b of the cowl 7 is disposed so as to face the pre-diffuser 9.

スロート部10は、ディフューザ室8とインナー拡大通路11及びアウター拡大通路12との接合箇所であり、ディフューザ室8と、インナー拡大通路11及びアウター拡大通路12とが連通されて形成される流路の中において最も流路面積が小さくなるように形成されている。
つまり、接続ケーシング4cからカウル7のコーナ部7aの「R」に下ろした直角の線の距離が最も短くなるように形成されており、当該直線で示される領域がスロート部10とされている。
このように、スロート部10は、カウル7のコーナ部7aの部分で通路が絞り込まれている形状を呈するように構成されている。この絞り込みの程度は、空気の流線状態を考慮して決められる。
The throat portion 10 is a joint portion between the diffuser chamber 8 and the inner enlarged passage 11 and the outer enlarged passage 12. The throat portion 10 is a flow path formed by communicating the diffuser chamber 8 with the inner enlarged passage 11 and the outer enlarged passage 12. It is formed to have the smallest flow path area.
That is, the distance from the connecting casing 4c to the “R” of the corner portion 7a of the cowl 7 is formed to be the shortest, and the area indicated by the straight line is the throat portion 10.
Thus, the throat portion 10 is configured to have a shape in which the passage is narrowed down at the corner portion 7 a of the cowl 7. The degree of this narrowing is determined in consideration of the streamline state of air.

インナー拡大通路11は、スロート部10とインナー通路5とを接続する流路であり、下流側に向けて流路面積が拡大される流路である。
また、アウター拡大通路12は、スロート部10とアウター通路6とを接続する流路であり、下流側に向けて流路面積が拡大される流路である。
これらのインナー拡大通路11と、アウター拡大通路12では、流路面積が下流側に向かうに連れて拡大していることから、流れる空気の流速が速まると流体が壁面から隔離して剥離渦が形成される。そして、この剥離渦は、空気の流速に比例して大きくなる。
つまり、インナー拡大通路11と、アウター拡大通路12では、空気の流速が速くなるに連れて圧損係数が大きくなる。
The inner enlarged passage 11 is a flow passage that connects the throat portion 10 and the inner passage 5, and is a flow passage whose flow passage area is enlarged toward the downstream side.
Further, the outer enlarged passage 12 is a flow passage that connects the throat portion 10 and the outer passage 6 and is a flow passage whose flow passage area is enlarged toward the downstream side.
In these inner expansion passage 11 and outer expansion passage 12, the flow passage area increases as it goes downstream, so that when the flow velocity of the flowing air increases, the fluid is isolated from the wall surface to form a separation vortex. Is done. And this peeling vortex becomes large in proportion to the flow velocity of air.
That is, in the inner expansion passage 11 and the outer expansion passage 12, the pressure loss coefficient increases as the air flow rate increases.

このような構成を有する本実施形態のディフューザDによれば、図1に示すような流線で空気が流れる。なお、図1に示す流線は、プレディフューザ9の入口開口の開口幅L1を「1」としたとき、プレディフューザ9の出口開口の開口幅L2が1.67、プレディフューザ9の軸方向の長さ距離L3が2.75、プレディフューザ9の出口開口からカウル7の正面7bまでの離間距離L4(ダンプギャップ)が1.26、スロート部10の開口幅L5(スロート部の流路幅)が1.28、アウター拡大通路12及びインナー拡大通路11の出口開口の開口幅L6が1.88、アウター拡大通路12及びインナー拡大通路11の中央長さ距離L7が1.98(拡大流路の中央長さ距離)、アウター拡大流路12及びインナー拡大流路11の最短長さ距離L8が1.74、アウター通路6及びインナー通路5の長さ距離L9が7.10、アウター通路6又はインナー通路5の後端幅L10が1.10、燃焼室1の幅L11が5.08、カウル7の上流側の先端位置からそのカウル7のコーナ部7aの下流側の先端位置までの距離L12が0.80、カウル7の正面7bの軸心線X−X(供給口の中心を流体の流れ方向に沿って通る軸)に対する傾斜角θが82.9°として行った流体解析の結果である。   According to the diffuser D of the present embodiment having such a configuration, air flows along a streamline as shown in FIG. The streamline shown in FIG. 1 indicates that when the opening width L1 of the inlet opening of the pre-diffuser 9 is “1”, the opening width L2 of the outlet opening of the pre-diffuser 9 is 1.67, and the axial direction of the pre-diffuser 9 is The length distance L3 is 2.75, the separation distance L4 (dump gap) from the outlet opening of the pre-diffuser 9 to the front surface 7b of the cowl 7 is 1.26, the opening width L5 of the throat portion 10 (the flow width of the throat portion) 1.28, the opening width L6 of the outlet opening of the outer enlarged passage 12 and the inner enlarged passage 11 is 1.88, and the center length distance L7 of the outer enlarged passage 12 and the inner enlarged passage 11 is 1.98 (the enlarged flow passage Center length distance), the shortest length distance L8 of the outer enlarged flow path 12 and the inner enlarged flow path 11 is 1.74, the length distance L9 of the outer passage 6 and the inner passage 5 is 7.10, the outer passage 6 or the rear end width L10 of the inner passage 5 is 1.10, the width L11 of the combustion chamber 1 is 5.08, and from the tip position on the upstream side of the cowl 7 to the tip position on the downstream side of the corner portion 7a of the cowl 7. In the fluid analysis, the distance L12 is 0.80, and the inclination angle θ is 82.9 ° with respect to the axial center line XX of the front surface 7b of the cowl 7 (the axis passing through the center of the supply port along the fluid flow direction). It is a result.

また、図2に、供給される空気に対する条件を同一としてダンプ型ディフューザ(従来のディフューザ)について同様の流体解析を行った結果を示す。
そして、図1と図2とを比較して分かるように、本実施形態のディフューザDにおいては、スロート部10によってディフューザ室8にて発生する剥離渦の下流側への進入が防止され、この結果、空気の本流とディフューザ室8において発生する剥離渦との接触領域が減少する。よって、本実施形態のディフューザDにおいては、従来のダンプ型ディフューザよりも圧損を低減させることが可能となっている。
FIG. 2 shows the result of a similar fluid analysis performed on a dump type diffuser (conventional diffuser) under the same conditions for the supplied air.
As can be seen by comparing FIG. 1 and FIG. 2, in the diffuser D of the present embodiment, the throat portion 10 prevents the separation vortex generated in the diffuser chamber 8 from entering the downstream side. The contact area between the main air flow and the separation vortex generated in the diffuser chamber 8 is reduced. Therefore, in the diffuser D of this embodiment, it is possible to reduce a pressure loss rather than the conventional dump type diffuser.

また、図3は、本実施形態のディフューザDにおいて、供給される空気がアウター側に偏った場合(入口流速分布にばらつきがある場合)の流線を示している。
この図に示すように、供給される空気がアウター側に偏った場合には、流速が速いアウター拡大通路11の剥離渦が大きくなり、流速が遅いインナー拡大通路12の剥離渦が小さくなる。つまり、相対的に流量の多くなるアウター側の圧損係数が大きくなり、相対的に流量の少なくなるインナー側の圧損係数が小さくなる。この結果、供給される空気がアウター側に偏っている場合であっても、インナー側に供給される空気の流量とアウター側に供給される空気の流量とが自動調節され、流量スプリットが安定化する。
FIG. 3 shows streamlines in the diffuser D of the present embodiment when the supplied air is biased toward the outer side (when the inlet flow velocity distribution varies).
As shown in this figure, when the supplied air is biased toward the outer side, the separation vortex of the outer expansion passage 11 having a high flow velocity is increased, and the separation vortex of the inner expansion passage 12 having a low flow velocity is decreased. That is, the pressure loss coefficient on the outer side where the flow rate is relatively increased is increased, and the pressure loss coefficient on the inner side where the flow rate is relatively decreased is decreased. As a result, even if the supplied air is biased toward the outer side, the flow rate of air supplied to the inner side and the flow rate of air supplied to the outer side are automatically adjusted to stabilize the flow split. To do.

以上のような本実施形態のディフューザDによれば、スロート部10によってディフューザ室8にて発生する剥離渦の下流側への進入が防止されるため、圧損を低減させることができる。
また、本実施形態のディフューザDによれば、インナー拡大流路11とアウター拡大流路12とによってインナー側に供給される空気の流量とアウター側に供給される空気の流量とが自動調節することができ、流量スプリットを安定化することができる。
したがって、本実施形態のディフューザDによれば、流量スプリットの安定化を保ちつつ、圧損を低減させることができる。
According to the diffuser D of the present embodiment as described above, the throat portion 10 prevents the separation vortex generated in the diffuser chamber 8 from entering the downstream side, so that pressure loss can be reduced.
Further, according to the diffuser D of the present embodiment, the flow rate of air supplied to the inner side and the flow rate of air supplied to the outer side are automatically adjusted by the inner enlarged flow channel 11 and the outer enlarged flow channel 12. And the flow split can be stabilized.
Therefore, according to the diffuser D of this embodiment, pressure loss can be reduced while maintaining the stabilization of the flow split.

以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。   As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described referring drawings, this invention is not limited to the said embodiment. Various shapes, combinations, and the like of the constituent members shown in the above-described embodiments are examples, and various modifications can be made based on design requirements and the like without departing from the gist of the present invention.

例えば、上記実施形態における流体解析に用いた数値は一例であり、この数値は変更させることが可能である。   For example, the numerical value used for the fluid analysis in the above embodiment is an example, and this numerical value can be changed.

C…燃焼器、D…ディフューザ、1…燃焼室、2…インジェクタ、3…壁面、4…ケーシング、4a…燃焼器側ケーシング、4b…上流側ケーシング、4c…接続ケーシング、5…インナー通路、6…アウター通路、7…カウル、7a…コーナ部、7b……正面、7c……側面、8…ディフューザ室、9…プレディフューザ、9a……出口開口(供給口)、10…スロート部(スロート部)、11……インナー拡大流路(拡大流路)、12……アウター拡大流路(拡大流路) C ... combustor, D ... diffuser, 1 ... combustion chamber, 2 ... injector, 3 ... wall surface, 4 ... casing, 4a ... combustor side casing, 4b ... upstream casing, 4c ... connection casing, 5 ... inner passage, 6 ... outer passage, 7 ... cowl, 7a ... corner, 7b ... front, 7c ... side, 8 ... diffuser chamber, 9 ... pre-diffuser, 9a ... outlet opening (supply port), 10 ... throat part (throat part) ), 11 ... Inner enlarged channel (enlarged channel), 12 ... Outer enlarged channel (enlarged channel)

Claims (4)

供給される流体を減速させて昇圧するディフューザ室を備え、該ディフューザ室で昇圧した前記流体を、燃焼室を挟んで配置されると共に燃焼室に導くインナー通路及びアウター通路とに分岐して供給するディフューザであって、
前記ディフューザ室と前記インナー通路及びアウター通路との間に配置されるスロート部と、該スロート部から広がる拡大流路とを備えることを特徴とするディフューザ。
A diffuser chamber that decelerates and pressurizes the supplied fluid is provided, and the fluid that has been pressurized in the diffuser chamber is branched and supplied to an inner passage and an outer passage that are disposed across the combustion chamber and lead to the combustion chamber. A diffuser,
A diffuser comprising: a throat portion disposed between the diffuser chamber and the inner passage and the outer passage, and an enlarged flow path extending from the throat portion.
前記ディフューザ室に供給される前記流体が衝突する正面と、前記インナー通路あるいは前記アウター通路に連通する側面と、当該正面と当該側面とを繋ぐコーナ部とを有するカウルを備え、前記スロート部は、前記カウルのコーナ部と、前記ディフューザ室の外形形状を形成するケーシングとによって形成されていることを特徴とする請求項1記載のディフューザ。   A cowl having a front surface where the fluid supplied to the diffuser chamber collides, a side surface communicating with the inner passage or the outer passage, and a corner portion connecting the front surface and the side surface, the throat portion, The diffuser according to claim 1, wherein the diffuser is formed by a corner portion of the cowl and a casing forming an outer shape of the diffuser chamber. 前記ディフューザ室に前記流体を供給するプレディフューザを備え、該プレディフューザの入口開口の開口幅を「1」とした場合に、前記スロート部の流路幅が1.28、前記拡大流路の出口開口の開口幅が1.88、前記拡大流路の中央長さ距離が1.98であることを特徴とする請求項1または2記載のディフューザ。   A pre-diffuser for supplying the fluid to the diffuser chamber, and when the opening width of the inlet opening of the pre-diffuser is set to “1”, the flow width of the throat portion is 1.28, and the outlet of the enlarged flow path The diffuser according to claim 1 or 2, wherein an opening width of the opening is 1.88, and a center length distance of the enlarged flow path is 1.98. 前記供給口の中心を流体の流れ方向に沿って通る軸に対して前記カウルの正面の傾斜角度が82.9°であることを特徴とする請求項2記載のディフューザ。   The diffuser according to claim 2, wherein an inclination angle of a front surface of the cowl is 82.9 ° with respect to an axis passing through a center of the supply port along a fluid flow direction.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2014137151A (en) * 2013-01-15 2014-07-28 Ihi Corp Combustor

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JP2014137151A (en) * 2013-01-15 2014-07-28 Ihi Corp Combustor

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