燃燒室實驗件設(shè)計與數(shù)值模擬.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、燃燒室的結(jié)構(gòu)設(shè)計及性能改進離不開相關(guān)試驗的研究和驗證。本文設(shè)計了一套燃燒室實驗件。該實驗件不僅能夠用來對噴嘴、旋流器等部件進行冷態(tài)流場的測量,而且能夠進行燃料燃燒的可視化研究,對燃燒室結(jié)構(gòu)設(shè)計與部件性能的優(yōu)化具有重要意義。
  本文應(yīng)用Pro/E軟件對實驗件進行建模。實驗件參照壓力容器設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)進行設(shè)計,并進行光學(xué)觀測窗口的布置,增加機械調(diào)節(jié)裝置來拓寬流場觀測范圍,有效地實現(xiàn)對燃燒、霧化等復(fù)雜現(xiàn)象的可視化研究。內(nèi)部筒體設(shè)計采用了在霧

2、化段富燃預(yù)混和貧燃預(yù)混兩種方案。富燃方案對比分析多組結(jié)構(gòu),并采用正庚烷和煤油進行研究,貧燃方案采用煤油作為燃料,改進了火焰筒頭部旋流器的設(shè)計形式。數(shù)值計算采用可實現(xiàn)的kε湍流模型、EBU-Arrhenius燃燒模型來模擬內(nèi)部的燃燒流場,采用迎風(fēng)格式對控制方程進行離散化處理,并使用SIMPLE算法求解離散方程。
  數(shù)值研究表明,采用霧化段富燃、燃燒段大速差同向射流方案,并在火焰筒頭部安裝環(huán)直環(huán)進氣時,溫度場和反應(yīng)區(qū)的分布能夠達到最

3、優(yōu)。加大直環(huán)進氣量,并使進氣與富燃預(yù)混氣體快速摻混,就能有效縮短反應(yīng)區(qū)長度,防止壁面燒蝕。富燃方案中預(yù)混氣流通道內(nèi)氣流速度較慢,存在回火危險。正庚烷與煤油熱值接近,在簡化的一步反應(yīng)機理下溫度場、反應(yīng)區(qū)分布相似,可采用正庚烷燃料來預(yù)先模擬煤油的燃燒流場,但兩種燃料的其他物理性質(zhì)差異較大,應(yīng)采用煤油進行富有針對性的霧化和蒸發(fā)研究。
  采用貧燃方案時,氣流流速加快會使燃料停留時間縮短,避免回火的發(fā)生,但需采用相應(yīng)的火焰穩(wěn)定方案來有效組

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