貧油直接噴射低排放燃燒技術(shù)研究.pdf

1、為了控制航空發(fā)動機(jī)排放對環(huán)境造成的影響，以研制高效低排放燃燒室為背景，開展貧油直接噴射（LDI）低排放燃燒技術(shù)的研究，進(jìn)行了單點、四點及九點LDI燃燒室方案設(shè)計及加工，進(jìn)行了單點和九點LDI燃燒室總壓損失和有效面積測量。采用數(shù)值模擬的方法，研究了幾種LDI燃燒室的速度分布、溫度分布、組分濃度、污染物排放等燃燒特性。獲得成果主要包括：
　?。?）根據(jù)高效低排放燃燒室技術(shù)要求，完成了單點、四點和九點貧油直接噴射燃燒室的方案設(shè)計，包括6

2、0°和45°兩種不同旋流角的軸向旋流器、文氏管、四點和九點陣列方式布局等，并進(jìn)行了試驗件加工，初步測量了單點和九點LDI燃燒室的總壓損失和有效面積，獲得了總壓損失系數(shù)和有效面積隨進(jìn)口流量的變化規(guī)律。
　　（2）介紹了燃燒室數(shù)值計算所需要的守恒方程，分析了LDI燃燒室數(shù)值計算所采用的Realizable k-ε湍流模型、EDC湍流燃燒模型、PDF模型、離散型模型及NOX模型等特點和適應(yīng)性。進(jìn)行LDI燃燒室各試驗件模型進(jìn)行簡化，并進(jìn)行

3、網(wǎng)格劃分和邊界條件確定。
　　（3）建立了旋流器出口角分別為60°及45°順時針旋向的單點LDI燃燒室模型，分別設(shè)置常溫常壓及高溫高壓兩種進(jìn)口條件，以研究進(jìn)口條件及出口角對單點LDI燃燒室燃燒特性及NO排放特性的影響。研究結(jié)果表明：高溫高壓進(jìn)口條件下的單點LDI燃燒室內(nèi)流場軸向速度較大，使得NO排放量較低；45°單點LDI燃燒室燃燒溫度較高，高溫區(qū)面積較大，軸向速度較小，使得其NO排放量比60°單點LDI燃燒室高。
　　（4

4、）建立了單元體中心距不同的三組四點LDI燃燒室模型，分別進(jìn)行H2的燃燒模擬。研究結(jié)果表明：由于燃燒室的當(dāng)量比相同，燃燒室內(nèi)的燃燒溫度基本相同，但隨著中心間距的減小，相鄰流場的相互作用逐漸加強(qiáng)，軸向速度有所增加，且最小中心間距的四點LDI燃燒室的NO排放量顯著降低，這充分說明了小間距對控制多點LDI燃燒室NO排放量的優(yōu)勢。
　?。?）建立了旋流器出口角分別為60°及45°的九點LDI燃燒室模型，且都有四種陣列形式，對四種陣列形式下的

5、各出口角的九點 LDI燃燒室燃燒特性進(jìn)行數(shù)值模擬。研究結(jié)果表明：陣列分布的多點LDI燃燒室可以顯著減小回流區(qū)長度及高溫區(qū)面積，且更有利于貧油混合氣的生成，從而有效降低NO的排放量；同向陣列分布結(jié)構(gòu)的相鄰流場的相交處的剪切應(yīng)力方向相反，從而加強(qiáng)了油霧破碎，更有利于貧油燃燒，從而NO排放量較低；45°九點LDI燃燒室流場相互作用較弱，使得其并沒有表現(xiàn)出多點結(jié)構(gòu)在控制NO排放上的優(yōu)勢。
　　研究結(jié)果為深入開展貧油直接噴射（LDI）低排放