本文關(guān)鍵詞：燃?xì)廨啓C(jī)真實(shí)環(huán)形燃燒室大渦模擬

  更多相關(guān)文章： 燃?xì)廨啓C(jī) 環(huán)形燃燒室 大渦數(shù)值模擬(LES) 燃油噴霧 OpenFOAM

【摘要】：本文針對真實(shí)燃?xì)廨啓C(jī)環(huán)形燃燒室的燃燒霧化等過程,使用大渦數(shù)值模擬的方法進(jìn)行非定常計(jì)算。求解流體的笛卡爾坐標(biāo)系三維求解器對于可壓縮的Navier-Stokes輸運(yùn)方程進(jìn)行求解來捕獲熱聲振蕩和燃燒誘導(dǎo)的不穩(wěn)定性。對于真實(shí)燃燒室復(fù)雜的幾何結(jié)構(gòu)采用非結(jié)構(gòu)化的網(wǎng)格。在時(shí)間和空間上二階精度的數(shù)值模擬策略被用來加速計(jì)算過程和強(qiáng)化數(shù)值穩(wěn)定性。通過高性能的服務(wù)器,使用MPI并行運(yùn)算技術(shù)進(jìn)行并行計(jì)算。單方程動網(wǎng)格模型求解亞網(wǎng)格能量輸運(yùn)方程,同時(shí)對于雙向耦合的兩相流噴霧流動提供了一個(gè)亞網(wǎng)格速度尺度,在求解的大尺度渦旋模擬亞網(wǎng)格尺度效應(yīng)。通過擴(kuò)展的渦擴(kuò)散模型來模擬亞網(wǎng)格燃燒的過程。歐拉一拉格朗日的方法被用來模擬兩項(xiàng)噴霧流動,噴霧粒子通過一個(gè)雙向耦合的拉格朗日方法被追蹤,噴霧二次破碎和蒸發(fā)過程也包含其中。提出的方法被應(yīng)用到模擬真實(shí)多燃燒器環(huán)形燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室中模擬燃燒噴霧的流動過程。計(jì)算域的進(jìn)口流動邊界從上游壓氣機(jī)出口到出口邊界下游的高壓渦輪進(jìn)口。出口邊界條件采用波動對流輸運(yùn)出口邊界。計(jì)算域是由包括了一個(gè)擴(kuò)壓器,一個(gè)雙旋流旋流器,兩排初級和二次空氣進(jìn)氣孔和空氣冷卻孔組成的獨(dú)立部分。本研究的目的是證明所提出的計(jì)算方法可以應(yīng)用于研究真實(shí)燃燒室的復(fù)雜流動過程和燃燒的動態(tài)特性。研究預(yù)測了速度,溫度,壓力,燃料和氧氣濃度等的瞬態(tài)和時(shí)均場。通過計(jì)算的渦旋和頻譜分析對漩渦結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究。預(yù)測的結(jié)果很好的再現(xiàn)了流動,噴霧和燃燒的動態(tài)過程,同時(shí)捕捉到所研究燃燒室的主要特征,比如旋進(jìn)渦核PVC和燃燒誘導(dǎo)的火焰不穩(wěn)定性。當(dāng)前的研究顯示了燃燒室內(nèi)部壓力震蕩的兩個(gè)主要頻率。一個(gè)主要頻率是關(guān)于通過旋流器旋進(jìn)渦核產(chǎn)生的并隨著流動和下游來流湍流沖擊逐漸消失了。另外一個(gè)主要頻率是火焰燃燒誘導(dǎo)的不穩(wěn)定性產(chǎn)生的,這種燃燒震蕩的不穩(wěn)定性分布于燃燒室內(nèi)部的每個(gè)區(qū)域。模擬過程能量譜耗散符合湍流慣性副區(qū)-5/3定律。最后,預(yù)測的出口溫度和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對比,吻合的比較好,驗(yàn)證了模擬的準(zhǔn)確性。
【關(guān)鍵詞】：燃?xì)廨啓C(jī) 環(huán)形燃燒室 大渦數(shù)值模擬(LES) 燃油噴霧 OpenFOAM
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TK473
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-23
• 1.1 研究背景及內(nèi)容9-12
• 1.1.1 燃燒室研究背景9-10
• 1.1.2 燃燒室數(shù)值研究內(nèi)容10-11
• 1.1.3 大渦模擬研究難點(diǎn)11-12
• 1.2 燃燒室數(shù)值模擬國內(nèi)研究現(xiàn)狀12-17
• 1.3 燃燒室數(shù)值模擬國外研究現(xiàn)狀17-21
• 1.4 研究現(xiàn)狀分析21
• 1.5 論文介紹21-23
• 2 數(shù)學(xué)模型23-36
• 2.1 控制方程23-29
• 2.1.1 經(jīng)過空間濾波的NS輸運(yùn)控制方程組23-24
• 2.1.2 亞網(wǎng)格尺度SGS湍流模型24
• 2.1.3 噴霧兩相流模型24-28
• 2.1.4 SGS燃燒模型28-29
• 2.2 數(shù)值方法29-31
• 2.3 源程序介紹31-35
• 2.3.1 求解器介紹31-33
• 2.3.2 關(guān)鍵參數(shù)設(shè)置33-35
• 2.4 本章小結(jié)35-36
• 3 真實(shí)燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室大渦模擬36-42
• 3.1 問題描述36-38
• 3.1.1 燃燒室結(jié)構(gòu)介紹36-37
• 3.1.2 燃燒室各結(jié)構(gòu)工作過程37-38
• 3.2 計(jì)算網(wǎng)格及邊界條件38-41
• 3.2.1 計(jì)算域網(wǎng)格38-39
• 3.2.2 計(jì)算邊界條件39-41
• 3.3 本章小結(jié)41-42
• 4 計(jì)算結(jié)果分析42-65
• 4.1 燃燒室內(nèi)時(shí)均和瞬態(tài)流場42-48
• 4.1.1 速度場42-45
• 4.1.2 溫度和壓力場45-46
• 4.1.3 物質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)場46-48
• 4.2 旋進(jìn)渦核48-52
• 4.2.1 旋進(jìn)渦核產(chǎn)生機(jī)理48-49
• 4.2.2 旋進(jìn)渦核的表示49-52
• 4.3 頻譜分析52-58
• 4.3.1 壓力信號取樣52-55
• 4.3.2 壓力信號FFT變換55-58
• 4.4 湍動能譜分析58-61
• 4.5 出口溫度場實(shí)驗(yàn)對比61-63
• 4.6 本章小結(jié)63-65
• 5 結(jié)論與展望65-67
• 5.1 結(jié)論65-66
• 5.2 展望66-67
• 參考文獻(xiàn)67-70
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況70-71
• 致謝71-72

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張寶誠;航機(jī)環(huán)形燃燒室臺架調(diào)試方法[J];工程熱物理學(xué)報(bào);1987年04期

2 周雁,何裕昆;離心甩油式環(huán)形燃燒室[J];航空工程與維修;1999年01期

3 趙堅(jiān)行,雷雨冰,周峰輪;環(huán)形燃燒室性能計(jì)算(英文)[J];Transactions of Nanjing University of Aeronautics & Astronau;2002年01期

4 雷雨冰,趙堅(jiān)行;三級渦流器環(huán)形燃燒室化學(xué)反應(yīng)流場的數(shù)值研究[J];推進(jìn)技術(shù);2005年03期

5 王成軍,張寶誠,劉凱,徐讓書,李廣平,牛玲;燃?xì)廨啓C(jī)環(huán)形燃燒室燃燒流動的數(shù)值研究[J];沈陽航空工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào);2005年01期

6 鄒葆華;胡春波;張百靈;;噴嘴和旋流器數(shù)目對短環(huán)形燃燒室燃燒性能的影響[J];航空發(fā)動機(jī);2006年03期

7 袁有志;王立平;關(guān)立文;;微型環(huán)形燃燒室數(shù)值模擬及優(yōu)化設(shè)計(jì)[J];清華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2007年02期

8 李井華;趙堅(jiān)行;常海萍;;雙級渦流器環(huán)形燃燒室整體流場數(shù)值模擬[J];南京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào);2007年06期

9 顏應(yīng)文;趙堅(jiān)行;張靖周;劉勇;;大渦模擬模型環(huán)形燃燒室污染特性[J];航空動力學(xué)報(bào);2008年07期

10 李井華;蔡文祥;雷雨冰;劉勇;趙堅(jiān)行;;數(shù)值研究渦流器對環(huán)形燃燒室燃燒性能的影響[J];航空動力學(xué)報(bào);2009年10期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 羅琳;;PW6000發(fā)動機(jī)的興衰[A];中國航空學(xué)會第七屆動力年會論文摘要集[C];2010年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 蔡文祥;環(huán)形燃燒室兩相燃燒流場與燃燒性能數(shù)值研究[D];南京航空航天大學(xué);2007年

2 黨新憲;雙旋流環(huán)形燃燒室試驗(yàn)研究與數(shù)值模擬[D];南京航空航天大學(xué);2009年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 黨帛;微型燃?xì)廨啓C(jī)環(huán)形燃燒室的數(shù)值模擬與研究[D];上海交通大學(xué);2015年

2 劉亞;燃?xì)廨啓C(jī)真實(shí)環(huán)形燃燒室大渦模擬[D];大連理工大學(xué);2016年

3 徐榕;斜切徑向旋流器環(huán)形燃燒室整體流場數(shù)值模擬[D];南京航空航天大學(xué);2009年

4 黨新憲;單頭部雙旋流器環(huán)形燃燒室性能實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)值模擬[D];南京航空航天大學(xué);2005年

5 尹幫輝;封閉空間的聲固耦合特性分析[D];沈陽航空工業(yè)學(xué)院;2010年

6 郭尚群;環(huán)形燃燒室兩相燃燒流場數(shù)值模擬[D];南京航空航天大學(xué);2005年

，

本文編號：990445