突擴(kuò)先進(jìn)駐渦燃燒室煤油噴霧燃燒數(shù)值模擬.pdf

1、先進(jìn)駐渦燃燒室是美國通用公司提出的一種新概念的航空發(fā)動機(jī)燃燒室，采用了鈍體結(jié)構(gòu)形成凹腔，在凹腔內(nèi)形成低速回流區(qū)為穩(wěn)定點火源提供了條件并引燃高速主流實現(xiàn)穩(wěn)定燃燒。該燃燒室具有火焰穩(wěn)定獨特、燃燒效率高、結(jié)構(gòu)簡單、污染物排放低等特點，近期受到廣泛關(guān)注和研究。本文在此基礎(chǔ)上，提出了突擴(kuò)進(jìn)口型先進(jìn)駐渦燃燒室，并應(yīng)用數(shù)值模擬軟件FLUENT對其冷態(tài)流場和熱態(tài)煤油噴霧燃燒進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。
　　冷態(tài)狀況下，為確定實燃燒室現(xiàn)穩(wěn)定燃燒的最佳前凸臺長

2、度，分別研究了不同前凸臺長燃燒室的流場和總壓損失系數(shù)；結(jié)果表明，前凸臺長對燃燒室內(nèi)的流場分布影響很大。隨著L的增大，凹腔內(nèi)的旋渦數(shù)目大小和渦核心都發(fā)生變化，然而前凸臺長對燃燒室總壓損失系數(shù)影響不大。分析了三種k??湍流模型對燃燒室流場的影響，得出Re alizable k??湍流模型更合理地預(yù)測了燃燒室內(nèi)流場分布。分別研究了后鈍體開口及其開口角度、帶有導(dǎo)流片及其橫向位置的燃燒室冷態(tài)流場，得出后鈍體開口后凹腔內(nèi)的旋渦向外偏移且與后鈍體后回

3、流區(qū)旋渦連接，開口角度對其影響不太明顯；帶有導(dǎo)流片的凹腔旋渦主要在導(dǎo)流片后形成且導(dǎo)流片橫向位置對凹腔內(nèi)的流場分布影響很大。
　　熱態(tài)狀況下，建立了燃燒室煤油噴霧燃燒物理模型，采用了合適的湍流模型、非預(yù)混燃燒模型、離散相模型、CO生成模型和詳細(xì)的化學(xué)反應(yīng)機(jī)理聯(lián)合進(jìn)行燃燒室煤油噴霧燃燒數(shù)值模擬。計算方法采用Simple算法，對流相采用二階迎風(fēng)格式，近壁區(qū)使用標(biāo)準(zhǔn)壁面函數(shù)。分析了前凸臺長、進(jìn)口空氣溫度、湍流模型的選擇、主燃油噴嘴噴射速度

4、、主副燃油噴嘴流量分配、副噴嘴縱向位置和導(dǎo)流片橫向位置對燃燒性能的影響。結(jié)果表明，前凸臺長L的最優(yōu)值為30mm；進(jìn)口溫度對燃燒性能影響很大，提高進(jìn)口氣流的溫度有利于煤油的霧化氣化，然而燃燒效率降低，出口高溫區(qū)域越來越大；realizable k??湍流模型和非預(yù)混燃燒模型（PDF）對燃燒室燃燒的模擬是適合的；后鈍體開口角度最優(yōu)值為15°；提高主燃油噴嘴的噴射速度有利于提高燃燒室的燃燒效率；凹腔內(nèi)和后鈍體后回流區(qū)的溫度場以及出口溫度均勻分