加力燃燒室中聲、渦和火焰相互作用的特性研究.pdf

1、不穩(wěn)定燃燒與燃燒室內的多種因素有關，其中最主要的就是聲（壓力脈動）、渦和火焰相互作用引起的燃燒不穩(wěn)定。本文以某型航空發(fā)動機加力燃燒室為研究對象，采用數(shù)值模擬方法對加力燃燒室中聲、渦和火焰的相互作用的特性進行了研究，本文完成的主要內容及獲得的結論如下：
　　1.原型加力燃燒室簡化和計算方法正確性驗證。1）根據(jù)穩(wěn)定器前馬赫數(shù)相似原則，在原型加力燃燒室?guī)缀谓Y構特點的基礎上，確立一個較為簡化的加力燃燒室方案；2）使用與本文相同的計算方法對

2、模型加力燃燒室熱聲耦合特性進行數(shù)值模擬，并與試驗結果進行對比，計算誤差在10％以內。
　　2.加力燃燒室冷態(tài)流場特性研究。首先，通過非穩(wěn)態(tài)計算，分析了旋渦脫落過程和旋渦脫落對流場動態(tài)壓力脈動的影響。其次，在進口處施加低、中、高頻三種擾動聲波，觀察其對加力燃燒室內不同位置壓力脈動和旋渦脫落頻率的影響，得出加力燃燒室聲（壓力脈動）和渦的相互作用規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn)：1）進口條件發(fā)生變化時，渦的脫落頻率也隨之變化，并且和穩(wěn)定器升力的脈動頻率以

3、及渦核位置的壓力脈動頻率相同；2）旋渦脫落時，加力燃燒室流場壓力脈動幅值在回流區(qū)達到了最大值，為進口總壓的1.3%；3）隨著擾動聲波頻率增加，旋渦脫落頻率和加力燃燒室壓力脈動頻率先增大后減小，在20Hz時最大，壓力脈動幅值先減小后增大，在20Hz時最小，即加力燃燒室中旋渦脫落造成的壓力脈動對進口低頻擾動最為敏感；4）隨著擾動聲波振幅增加，旋渦脫落頻率和加力燃燒室壓力脈動頻率增大，壓力脈動幅值減小。
　　3.加力燃燒室熱態(tài)燃燒特性研

4、究。在加力燃燒室冷態(tài)流場計算的基礎上，采用12組分10步化學反應機理，通過改變當量比、進氣速度、噴嘴位置和在進口處施加擾動聲波，研究加力燃燒室熱態(tài)時聲（壓力脈動）、渦和火焰的相互作用規(guī)律。結果表明：1）隨著旋渦的周期性脫落，加力燃燒室穩(wěn)定器后的火焰結構呈現(xiàn)有規(guī)律地周期性抖動，且二者的頻率相同；2）當量比、進氣速度和噴嘴位置變化時，加力燃燒室的旋渦脫落頻率、壓力脈動和放熱脈動頻率三者變化趨勢相同；3）貧油時當量比增加，壓力脈動和放熱脈動振