本发明属于喷嘴，具体涉及一种径向复合喷嘴结构。
背景技术：
1、航空发动机或地面燃气轮机中的喷嘴，需要满足在小状态下的点火性能、大状态下的污染排放性能和全工况下的燃烧稳定性；而目前通常采用中心为扩散喷嘴+外侧为预混喷嘴的模式，但中心扩散喷嘴需要保持持续燃烧的工作状态，影响污染排放，而外侧预混喷嘴则存在回火等风险；此外，其结构排布不便于整体的紧凑性设计，对布置环境和布置方式有较高的要求，影响其应用的广泛性。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种径向复合喷嘴结构。
2、本发明提供如下技术方案：一种径向复合喷嘴结构，包括喷嘴主体；所述喷嘴主体上由中心向外设有依次同轴排布的第一燃料通道、第一空气通道、第二燃料通道及第二空气通道；
3、所述第一空气通道的通道侧壁上开设有一组等宽度、倾斜设置的径向旋流叶片通道，相邻的两个径向旋流叶片通道之间形成径向旋流叶片；所述第一燃料通道为变截面通道，使得第一燃料通道内形成一段沿着燃料流向横截面积逐渐增大的通道，并使得第一空气通道内形成一段沿着空气流动方向横截面积逐渐减小的通道；所述第一燃料通道与第一空气通道连通，经由第一燃料通道的燃料与流入第一空气通道中的旋流空气混合形成旋流混合气体，并在喷嘴下游形成回流区；
4、所述第二空气通道与第二燃料通道连通，经由第二空气通道流入的空气与经由第二燃料通道流入第二空气通道中的燃料混合后流出。
5、进一步的，所述喷嘴主体上还设有位于喷嘴主体中部的燃料进口腔及位于喷嘴主体外侧的空气进口腔；燃料经由燃料进口腔分别流入第一燃料通道及第二燃料通道中；空气经由空气进口腔分别流入第一空气通道及第二空气通道中。
6、进一步的，所述喷嘴主体内设有燃料分配腔，燃料通过燃料进口腔并经由燃料分配腔分配至第一燃料通道及第二燃料通道中；所述燃料分配腔横截面的面积大于燃料进口腔横截面的面积；所述燃料进口腔、燃料分配腔及第一燃料通道同轴设置。
7、进一步的，一组径向旋流叶片通道沿着第一空气通道的中心轴线呈圆周均匀分布，且倾斜设置，其切向角度为30°～60°；所述径向旋流叶片的宽度为1-5mm，并由外向内逐渐减小。
8、进一步的，所述第一燃料通道上的第一燃料通道外侧壁沿着燃料流动方向依次包括第一平直段、扩张段和第二平直段；扩张段的横截面积沿着燃料流动方向逐渐增大，第一平直段的下端与扩张段的上端之间、扩张段的下端与第二平直段上端之间平滑过渡；所述第二平直段上设有一组与第一空气通道连通的第一燃料喷射孔。
9、进一步的，一组第二燃料通道设置在第一空气通道的外壁内，其远离燃料分配腔的中心轴线，并沿着燃料分配腔的中心轴线呈圆周均匀间隔排布，以便于燃料在一组第二燃料通道之间均匀分配。
10、进一步的，所述第二燃料通道的末端设有与第二空气通道连通的第二燃料喷射孔；经由第二燃料喷射孔燃料的流动方向与第二空气通道中空气的流动方向相垂直。
11、进一步的，所述第二空气通道的底部设有一组空气门洞，所述径向旋流叶片通道的数量与空气门洞的数量相同，且径向旋流叶片通道位于两个空气门洞之间；所述第二燃料喷射孔与空气门洞一一对应设置。
12、进一步的，经由第一燃料通道的燃料和流入第一空气通道的旋流空气在喷嘴下游形成扩散旋流燃烧模式；经由第二燃料通道的燃料和流入第二空气通道的空气在喷嘴下游形成微混燃烧模式。
13、通过采用上述技术，与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
14、1)本发明通过对进入喷嘴的燃料和空气进行再分配来实现不同的燃烧模式，能够满足小状态下的点火性能、大状态下的污染排放性能和全工况下的燃烧稳定性的需求，提高了喷嘴的集成化、紧凑性设计，且便于加工安装；
15、2)本发明中，通过设置倾斜的径向旋流叶片，在第一空气通道内形成旋流气流，且基于第一燃料通道上扩张段的设置，使得第一空气通道内形成一段沿着空气流动方向横截面积逐渐减小的通道，提高了气流的流速，更容易将燃料吹向下游，并防止回火；并基于伯努利效应压力流速增加、压力减小的原理，便于从第一燃料喷射孔中吸取燃料；
16、3)本发明中，基于变截面第一燃料通道的设置，配合径向旋流叶片，不仅可以形成尺寸较大的回流区、有效降低混合气流速、提高点火成功率，还能形成扩散旋流燃烧模式，为外围燃烧提供稳定的点火源；此外，扩散旋流燃烧较为稳定，可以有效降低整个喷嘴和燃烧室的热声震荡，增强燃烧稳定性。
17、4)本发明中，第二燃料通道的排布设置，能够便于燃料在多个第二燃料通道之间进行均匀分配；且通过第二燃料喷射孔的设置，使得燃气及空气气流形成交叉混合加强了燃料和空气之间的掺混，形成微混合的效果，进而能够形成微混燃烧模式，能极大减小nox的排放，且避免回火现象的产生。
1.一种径向复合喷嘴结构，包括喷嘴主体；其特征在于，所述喷嘴主体上设有由中心向外依次同轴排布的第一燃料通道(30)、第一空气通道(60)、第二燃料通道(40)及第二空气通道(70)；
2.根据权利要求1所述的一种径向复合喷嘴结构，其特征在于，所述喷嘴主体上还设有位于喷嘴主体中部的燃料进口腔(10)及位于喷嘴主体外侧的空气进口腔(50)；燃料经由燃料进口腔(10)分别流入第一燃料通道(30)及第二燃料通道(40)中；空气经由空气进口腔(50)分别流入第一空气通道(60)及第二空气通道(70)中。
3.根据权利要求2所述的一种径向复合喷嘴结构，其特征在于，所述喷嘴主体内设有燃料分配腔(20)，燃料通过燃料进口腔(10)并经由燃料分配腔(20)分配至第一燃料通道(30)及第二燃料通道(40)中；所述燃料分配腔(20)横截面的面积大于燃料进口腔(10)横截面的面积；所述燃料进口腔(10)、燃料分配腔(20)及第一燃料通道(30)同轴设置。
4.根据权利要求3所述的一种径向复合喷嘴结构，其特征在于，一组径向旋流叶片通道(52)沿着第一空气通道(60)的中心轴线呈圆周均匀分布，且倾斜设置，其切向角度为30°～60°；所述径向旋流叶片(61)的宽度为1-5mm，并由外向内逐渐减小。
5.根据权利要求4所述的一种径向复合喷嘴结构，其特征在于，所述第一燃料通道(30)上的第一燃料通道外侧壁(34)沿着燃料流动方向依次包括第一平直段(341)、扩张段(342)和第二平直段(343)；扩张段(342)的横截面积沿着燃料流动方向逐渐增大，第一平直段(341)的下端与扩张段(342)的上端之间、扩张段(342)的下端与第二平直段(343)上端之间平滑过渡；所述第二平直段(343)上设有一组与第一空气通道(60)连通的第一燃料喷射孔(32)。
6.根据权利要求4所述的一种径向复合喷嘴结构，其特征在于，一组第二燃料通道(40)设置在第一空气通道(60)的外壁内，其远离燃料分配腔(20)的中心轴线，并沿着燃料分配腔(20)的中心轴线呈圆周均匀间隔排布，以便于燃料在一组第二燃料通道(40)之间均匀分配。
7.根据权利要求6所述的一种径向复合喷嘴结构，其特征在于，所述第二燃料通道(40)的末端设有与第二空气通道(70)连通的第二燃料喷射孔(41)；经由第二燃料喷射孔(41)燃料的流动方向与第二空气通道(70)中空气的流动方向相垂直。
8.根据权利要求7所述的一种径向复合喷嘴结构，其特征在于，所述第二空气通道(70)的底部设有一组空气门洞(71)，所述径向旋流叶片通道(52)的数量与空气门洞(71)的数量相同，且径向旋流叶片通道(52)位于两个空气门洞(71)之间；所述第二燃料喷射孔(41)与空气门洞(71)一一对应设置。
9.根据权利要求1-8所述的一种径向复合喷嘴结构，其特征在于，经由第一燃料通道(30)的燃料和流入第一空气通道(60)的旋流空气在喷嘴下游形成扩散旋流燃烧模式；经由第二燃料通道(40)的燃料和流入第二空气通道(70)的空气在喷嘴下游形成微混燃烧模式。
