等離子點火器性能研究.pdf

1、在燃氣輪機啟動中，實現(xiàn)燃燒室可靠點火至關重要。點火的成功率直接關系到整個動力裝置的安全可靠運行，甚至關系到整個飛機(船舶)的安全。這也為點火裝置的可靠性提出了較高的要求。等離子點火技術作為一種新型的點火技術正在廣泛地應用于航空、電力、石化等工業(yè)。它具有獨特的放電特性和較大的點火能量，能量集中，對發(fā)動機的點火可靠性和點火濃度極限有很大的提高，正在被越來越多的專業(yè)人士所關注。 本文建立了等離子點火器內部和外部射流火焰基本方程組，采用

2、了RNGk—ε雙方程湍流流動模型、簡單化學反應速率模型、湍流擴散火焰模型、離散相模型等數(shù)學模型。在邊界條件的處理上，電極表面與周圍流體進行耦合，考查對流換熱和熱傳導對電極表面溫度的影響。由于未對點火器幾何模型工藝結構進行簡化，為減少網格數(shù)量，采用混合網格對計算域進行劃分，網格總數(shù)共計242萬個；控制方程采用混合格式進行離散；選擇壁面函數(shù)法對壁面進行處理；使用SIMPLE算法求解方程組。 本文制定兩套計算方案，從點火能量的角度，考

3、查與點火總能量相關的出口平均溫度、出口平均速度、出口各種物質摩爾分數(shù)分布、以及出口的火焰長度，經過綜合分析，得出了隨著α的增大，點火器出口平均溫度趨于增大，有助于提高射流氣體的點火內能；點火器出口平均速度趨于增大，有助于強化出口火焰剛性，提高射流深度：出口可燃物質的摩爾組分趨于下降，相應的用于點火的化學能趨于減少；射流火焰長度趨于減小，這與點火器出口處可燃物質濃度有關，提高射流火焰可燃物質濃度有利于增長射流火焰長度。并且依靠以上的理論分

4、析，擬合出了用于工程設計的圖線。 另外，通過數(shù)值模擬，得出了導燃管內壁面溫度隨著過量空氣系數(shù)變化的趨勢，并總結出了重要結論。導燃管的最高溫度位于距離燃料入口40mm的位置，在α不大于0.5的情況下，隨著α的增大，對導燃管最高溫度影響 有限，但高溫區(qū)面積增大，逐漸擴展到導燃管下游；在保證點火器出口平均溫度能夠點著燃料和保證火焰剛度的情況下，應盡可能減小空氣過量系數(shù)α，對于增加射流火焰長度火焰，減小導燃管高溫區(qū)域面積以及最高