超臨界壓力下航空煤油RP-3沉積過(guò)程的數(shù)值研究.pdf

1、航空煤油RP-3充當(dāng)冷卻劑，在流經(jīng)發(fā)動(dòng)機(jī)表面的冷卻管道時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)中的熱量對(duì)燃油進(jìn)行加熱，會(huì)使得航空煤油發(fā)生氧化裂解、熱裂解，從而產(chǎn)生焦炭顆粒。焦炭顆粒隨著煤油一起流動(dòng)，受到曳力、Saffman力、重力、附加質(zhì)量力等力的影響，在這些力的綜合作用下，在管壁發(fā)生沉積，從而堵塞管路，影響煤油與發(fā)動(dòng)機(jī)之間的換熱，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)龤Оl(fā)動(dòng)機(jī)。本文基于圓形冷卻通道（2000*1.8mm）的物理模型，利用CFD-DPM方法對(duì)超臨界壓力下焦炭顆粒在冷卻管道中

2、的沉積過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值研究，用以給航空發(fā)動(dòng)機(jī)中冷卻管道內(nèi)積碳問(wèn)題做出參考。
　　首先，本文對(duì)豎直管中的顆粒沉積問(wèn)題進(jìn)行了研究，研究了豎直向下管中，粒徑對(duì)附加質(zhì)量力的影響規(guī)律。當(dāng)煤油溫度較低（臨界溫度以下）時(shí)，附加質(zhì)量力的作用效果較強(qiáng)，應(yīng)該考慮，隨著煤油溫度升高，附加質(zhì)量力的作用效果減弱，當(dāng)煤油溫度高于700K時(shí)，附加質(zhì)量力的作用可以忽略。依附加質(zhì)量力的作用效果，選取煤油溫度在700K時(shí)粒徑對(duì)顆粒沉積率的影響進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)隨著粒徑的增

3、加，豎直向下管中，顆粒沉積率先升高，后降低，接著繼續(xù)升高，最后趨于穩(wěn)定，而豎直向上管焦炭顆粒沉積率隨粒徑的增大逐漸升高且趨于穩(wěn)定;煤油溫度的升高，使豎直管中10μm的顆粒沉積率升高;煤油在較高出口壓力5MPa的條件下，豎直向下管中，10、50、70、100μm的顆粒沉積率均低于低壓3MPa出口壓力下的沉積率，而30μm的顆粒在5MPa的高壓下沉積率反而更高;豎直向上管中，5MPa的高壓下，10μm的顆粒沉積率較低;入口速度的增加，使10

4、μm顆粒在豎直向下管中沉積率無(wú)明顯變化，卻使豎直向上管中沉積率升高。
　　其次，本文對(duì)水平圓管中的顆粒沉積規(guī)律進(jìn)行了研究，主要研究10μm的焦炭顆粒。水平圓管中，隨粒徑的增大，顆粒沉積率先升高，后逐漸趨于穩(wěn)定;煤油溫度的升高，也使得顆粒沉積率升高;相對(duì)于低壓3MPa的出口壓力，5MPa的出口壓力下，顆粒更難沉積在壁面上;煤油入口速度的升高，使得顆粒沉積率下降。
　　再次，本文對(duì)傾斜圓管中的顆粒沉積特性進(jìn)行了研究，主要研究10