燃燒室燃燒流場組織方法研究.pdf

1、燃?xì)廨啓C(jī)是常用的艦船動(dòng)力裝備,作為其重要部件的燃燒室,它的特性直接決定著燃?xì)廨啓C(jī)的使用壽命和動(dòng)力性能。燃燒室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)多受限于經(jīng)驗(yàn)、半經(jīng)驗(yàn)公式法,此方法繁瑣、設(shè)計(jì)周期長,嚴(yán)重地阻礙了其自身的發(fā)展。針對此種狀況,本文引入一種從一維計(jì)算到三維數(shù)值校核的燃燒室流場設(shè)計(jì)方法,通過對某型燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室流場的修正驗(yàn)證該方法的可行性,為燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室的發(fā)展提供了一定的參考。
　　 本文基于某型燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室,在不改變其頭部及燃?xì)馐占鹘Y(jié)構(gòu)的前提

2、下,使用一維方法對其流場組織形式進(jìn)行優(yōu)化。借助CFD技術(shù),對此燃燒室模型進(jìn)行三維數(shù)值計(jì)算校核,采用Realizableκ-ε雙方程湍流模型,快速反應(yīng)簡化PDF燃燒模型;對控制方程采用二階迎風(fēng)的差分格式進(jìn)行離散,壁面處理采用標(biāo)準(zhǔn)壁面函數(shù)法;采用SIMPLEC算法求解離散方程。
　　 在對燃燒室流場組織形式進(jìn)行一維優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中,首先根據(jù)CHEMKIN軟件的計(jì)算特點(diǎn)以及燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室的流動(dòng)特征引入一種燃燒室一維長度校核方法-微元法:

3、參照已知燃燒室的流動(dòng)特征由易到難地構(gòu)建了兩個(gè)燃燒室化學(xué)反應(yīng)器特征網(wǎng)絡(luò),使用微元法對每個(gè)網(wǎng)絡(luò)下燃燒室特征區(qū)域的有效長度進(jìn)行計(jì)算,并根據(jù)已知的燃燒室區(qū)域長度確定其各區(qū)域的有效長度比。繼續(xù)使用CHEMKIN軟件對網(wǎng)絡(luò)2的燃燒室特性進(jìn)行深入分析,通過改變其火焰筒空氣配比得到了燃燒室流場特性的變化規(guī)律。根據(jù)出口Nox排放最低原則重新確定了燃燒室的空氣配比,并借助微元法計(jì)算得到此配氣比下燃燒室的特征尺寸。
　　 根據(jù)確定的燃燒室特征尺寸建立

4、新的燃燒室模型,借助CFD技術(shù)對新型燃燒室流場進(jìn)行三維校核計(jì)算?；诨鹧嫱脖诿娼^熱和導(dǎo)熱兩種計(jì)算工況,分別從燃燒流場的效率、溫度、速度、火焰長度等特征對該型燃燒室的可行性進(jìn)行分析。使用FLUENT軟件和化學(xué)反應(yīng)器網(wǎng)絡(luò)法對該燃燒室的污染物生成及排放進(jìn)行計(jì)算,參照原型燃燒室的出口Nox排放量,確定其最終的出口污染物排放值。計(jì)算結(jié)果表明:該型燃燒室回流區(qū)明顯,有利于火焰的穩(wěn)定傳播,出口溫度場的最大不均勻度、火焰長度及出口污染物排放均在可接受范