本文關(guān)鍵詞：雙級旋流器結(jié)構(gòu)對燃燒室燃燒性能影響規(guī)律研究

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【摘要】：本文分別對帶有不同雙級旋流器的單頭部矩形燃燒室(包括11個雙級徑向旋流器、5個斜切徑向旋流器和10個雙級軸向旋流器,共26個雙級旋流器)分別進行了貧油熄火特性試驗和燃燒性能試驗。并對三種類型的雙級旋流器燃燒室進行了燃燒性能數(shù)值模擬,并與試驗結(jié)果進行了對比分析。首先設(shè)計并加工了高溫高壓單頭部矩形燃燒試驗系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以方便調(diào)節(jié)燃燒室進出口壓力、溫度以及流量等參數(shù),從而滿足試驗要求;并且可以同時測量燃燒室出口的溫度分布、壓力分布以及污染物濃度分布。其次,本文對26種雙旋流燃燒室進行了貧油熄火特性試驗。試驗過程中在保證燃燒室進口空氣量為500g/s,進口總壓為5bar的基礎(chǔ)上,逐漸降低其燃油流量,直至燃燒室熄火,得到其熄火油氣比。通過對燃燒室熄火過程中出口溫度、燃燒室溫升、總壓損失、出口燃氣成分等性能參數(shù)進行分析,發(fā)現(xiàn)熄火時存在以下特征:1)隨著油氣比的降低,燃燒室出口溫度和燃燒室溫升逐漸降低,在熄火油氣比時,出口溫度和燃燒室溫升均有一個急劇下降。2)隨著油氣比的降低,燃燒室內(nèi)總壓損失在波動中稍有上漲,但是上漲幅度不大。3)隨著油氣比的降低,出口燃氣中的CO2濃度降低而O2濃度逐漸升高。在進行熄火特性試驗過程中,對燃燒室側(cè)壁面進行氣膜冷卻,為驗證氣膜冷卻氣量對熄火特性試驗的影響,對裝有相同旋流器的燃燒室在不同氣膜冷卻氣量下進行了熄火特性試驗;試驗發(fā)現(xiàn)本文所采用的冷卻氣量范圍內(nèi),對貧油熄火油氣比基本沒有影響。最后對26種雙級旋流器單頭部燃燒室貧油熄火油氣比進行了試驗測量,貧油熄火油氣比均在0.007左右。然后進行了雙旋流燃燒室燃燒性能試驗。試驗過程中保證燃燒室進口空氣量為400g/s,燃油流量為8.15g/s,進口總壓為5bar。在該進口條件下,對26個帶有雙級旋流器的單頭部矩形燃燒室分別進行了燃燒性能試驗,在試驗過程中分別測量了燃燒室進口總壓、進口總溫、出口總溫、出口總壓以及出口燃氣成分。通過對試驗數(shù)據(jù)分析,發(fā)現(xiàn):1)隨著燃燒室進口總溫和進口總壓的增加,燃燒室的燃燒效率逐漸增加。當進口總溫增加到600K或者進口總壓增加到4bar時,不同旋流器的燃燒效率都接近100%。2)隨著燃燒室進口總溫的增加,燃燒室內(nèi)的總壓損失增加,但是對于不同的旋流器,雖然總壓損失隨燃燒室進口總溫的變化規(guī)律是相同的,但是不同旋流器之間由于存在結(jié)構(gòu)的差異,因此旋流器之間的總壓損失始終存在一個基本固定的差值。3)隨著燃燒室進口總溫和進口總壓的增加,燃燒室出口燃氣中的CO濃度急劇降低,而NO濃度急劇升高。4)對燃燒室出口燃氣中CO和NO濃度與進口總溫的關(guān)系進行函數(shù)擬合。5)對燃燒室出口燃氣中的CO和NO與進口總壓的關(guān)系進行函數(shù)擬合。6)26種雙級旋流器燃燒室的出口溫度、溫升、壓損和污染物排放之間差別較小。最后對三種類型的雙級旋流器單頭部矩形燃燒室進行了燃燒性能數(shù)值模擬,并將數(shù)值計算結(jié)果與試驗結(jié)果進行對比分析發(fā)現(xiàn):1)不同旋流器結(jié)構(gòu)對燃燒室中回流區(qū)和高溫區(qū)分布等有一定的影響。2)數(shù)值計算得到的燃燒室出口溫度分布于試驗得到的燃燒室出口溫度分布兩者之間存在一定的差異。3)本文所以選用的數(shù)學模型和計算方法可以對雙旋流燃燒室燃燒性能進行一定的數(shù)值預估,數(shù)值計算結(jié)果對雙旋流燃燒室的設(shè)計具有一定的指導作用。
【關(guān)鍵詞】：雙旋流燃燒室 燃燒性能 貧油熄火特性 進口總溫 進口總壓 試驗測量 數(shù)值模擬
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：V231.2
【目錄】：

• 摘要4-6
• abstract6-14
• 注釋表14-16
• 縮略詞16-17
• 第一章 緒論17-26
• 1.1 研究背景17
• 1.2 雙旋流燃燒室17-19
• 1.3 燃燒室燃燒性能指標19-22
• 1.3.1 燃燒效率19-20
• 1.3.2 總壓損失20
• 1.3.3 出口溫度分布20-21
• 1.3.4 貧油熄火油氣比21
• 1.3.5 污染物排放21-22
• 1.4 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀22-24
• 1.4.1 國外研究現(xiàn)狀22-23
• 1.4.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀23-24
• 1.5 本文研究內(nèi)容24-26
• 第二章 雙旋流燃燒室燃燒性能數(shù)值模擬26-38
• 2.1 數(shù)值方法26-29
• 2.1.1 守恒方程26-27
• 2.1.2 湍流模型27-28
• 2.1.3 多相流模型28-29
• 2.1.4 燃燒模型29
• 2.2 幾何模型和網(wǎng)格劃分29-31
• 2.3 數(shù)值計算方法和結(jié)果分析31-36
• 2.3.1 數(shù)值計算方法31
• 2.3.2 數(shù)值計算結(jié)果分析31-36
• 2.4 試驗結(jié)果和數(shù)值計算對比分析36-37
• 2.5 小結(jié)37-38
• 第三章 試驗系統(tǒng)38-47
• 3.1 冷卻系統(tǒng)39
• 3.1.1 氣膜冷卻39
• 3.1.2 水冷39
• 3.2 測量系統(tǒng)39-46
• 3.2.1 出口測量耙40-42
• 3.2.2 出口燃氣測量系統(tǒng)42-43
• 3.2.3 進口燃油測量系統(tǒng)43-46
• 3.2.4 氣體流量測量系統(tǒng)46
• 3.3 小結(jié)46-47
• 第四章 雙旋流燃燒室貧油熄火特性試驗47-59
• 4.1 熄火特性試驗方法47-48
• 4.2 熄火過程中各參數(shù)變化規(guī)律48-54
• 4.3 氣膜冷卻氣量對熄火特性的影響54-58
• 4.3.1 有無冷卻氣對熄火特性的影響54-56
• 4.3.2 冷卻氣量不同對熄火特性試驗的影響56-58
• 4.4 旋流器結(jié)構(gòu)參數(shù)對貧油熄火特性的影響58
• 4.5 小結(jié)58-59
• 第五章 雙旋流燃燒室燃燒性能試驗59-73
• 5.1 進口總溫對燃燒室燃燒性能的影響59-61
• 5.2 進口總壓對燃燒室燃燒性能的影響61-63
• 5.3 不同進口條件下旋流器結(jié)構(gòu)對燃燒室燃燒性能的影響63-65
• 5.3.1 旋流器結(jié)構(gòu)在進口總溫變化時對燃燒性能的影響63-64
• 5.3.2 旋流器結(jié)構(gòu)在進口總壓變化時對燃燒性能的影響64-65
• 5.4 污染物排放與進口參數(shù)關(guān)系擬合65-68
• 5.4.1 污染物濃度和進口總溫關(guān)系擬合65-67
• 5.4.2 污染物濃度和進口總壓關(guān)系擬合67-68
• 5.5 不同旋流器結(jié)構(gòu)下燃燒性能試驗研究68-72
• 5.5.1 燃燒效率68-69
• 5.5.2 總壓損失69
• 5.5.3 出口溫度69-70
• 5.5.4 污染物排放70-72
• 5.6 小結(jié)72-73
• 第六章 總結(jié)與展望73-75
• 6.1 總結(jié)73-74
• 6.2 展望74-75
• 致謝75-76
• 參考文獻76-79
• 在學期間的研究成果及發(fā)表的學術(shù)論文79

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李春野;趙傳亮;柴昕;李鑫;;雙軸向旋流器設(shè)計參數(shù)對燃燒特性的影響研究[J];航空發(fā)動機;2015年04期

2 霍偉業(yè);林宇震;張弛;許全宏;;邊界條件對雙級旋流器下游渦量的影響[J];推進技術(shù);2015年03期

3 丁國玉;何小民;趙自強;金義;吳澤俊;;油氣比及進口參數(shù)對三級旋流器燃燒室性能的影響[J];航空動力學報;2015年01期

4 李鋒;郭瑞卿;尚守堂;程明;唐正府;宋博;高賢智;;高溫升三旋流燃燒室與雙旋流燃燒室的性能對比[J];航空動力學報;2015年01期

5 唐軍;宋文艷;肖隱利;李建平;陳亮;;雙旋流燃燒室主燃區(qū)流動特性PIV測量和分析[J];推進技術(shù);2014年12期

6 金仁瀚;劉勇;馮志鵬;王鎖芳;;雙旋流燃燒室單頭部油霧特性實驗[J];航空動力學報;2014年02期

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本文編號：897798