中心钝体驻涡燃烧室钝体改型及燃烧特性研究

发布时间：2017-10-17 11:06

  本文关键词：中心钝体驻涡燃烧室钝体改型及燃烧特性研究

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【摘要】：中心钝体驻涡燃烧室是美国Ramgen动力系统公司在其Ramgen发动机研究中提出的一种改进型驻涡燃烧室结构形式。其原理主要是通过在燃烧室筒体内设置的前、后钝体形成钝体间驻涡腔,用以获得稳定的驻涡来保证火焰的稳定。为了进一步探讨通过前钝体改型降低中心钝体驻涡燃烧室总压损失的可能性。在课题组前期研究工作的基础上,本文对前钝体形状进行了改型设计,并对采用不同前钝体形状的中心钝体驻涡燃烧室的流场和性能进行了数值模拟,获得了不同前钝体形式时,中心钝体驻涡燃烧室内部流动特征和总体性能参数。结果表明,采用圆形及V形前钝体时,驻涡腔内均能形成双对涡结构,而采用梨形前钝体时,随着前钝体后端面宽度减小,驻涡腔内涡系结构会由双对涡结构向单对涡结构转变；相比于圆形前钝体,采用V形和梨形前钝体时,燃烧室出口总压损失系数最大分别下降了0.867%和7.783%；采用后端面宽度为64mmm的梨形前钝体时,燃烧室冷态性能相对最优。此后,利用实验测量的手段,研究了采用最优前钝体的中心钝体驻涡燃烧室的冷态性能规律,得到了不同来流马赫数时,燃烧室的出口总压损失系数、驻涡腔上壁面静压分布和上壁面油流图谱。并对每个实验工况进行了数值模拟,对比分析了不同工况下的流动特性。研究表明,出口总压损失系数随进口马赫数的提高而提高。各工况下,驻涡腔上壁面两侧均有低压区出现；驻涡腔内均能形成驻涡。最后,利用数值模拟的手段,开展了中心钝体驻涡燃烧室燃烧特性的研究。研究结果表明,燃烧室燃烧效率随进口速度提高而下降,随余气系数降低而降低。出口温度分布系数随余气系数的降低迅速下降。出口NOx质量分数随进口来流速度的提高迅速下降,随总余气系数的降低先略有下降后快速降低,随进口总温的提高而上升。在大多数工况下,本文所研究的中心钝体驻涡燃烧室模型的燃烧效率均在98%左右。
【关键词】：中心钝体驻涡燃烧室 钝体改型 冷态性能 燃烧特性
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK401
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-21
• 1.1 课题背景10
• 1.2 驻涡燃烧室国内外研究现状10-20
• 1.2.1 国外研究11-15
• 1.2.2 国内研究15-20
• 1.3 本文研究内容20-21
• 第2章 实验设备及数值方法21-31
• 2.1 实验测量设备21-26
• 2.1.1 风洞实验台21
• 2.1.2 探针与压力测量原理21-23
• 2.1.3 油流实验原理23-24
• 2.1.4 测量内容及方法24-25
• 2.1.5 静压测量布点25
• 2.1.6 实验件加工设备25-26
• 2.1.7 数据测量与采集系统26
• 2.2 数值模拟工具26-30
• 2.2.1 控制方程26-28
• 2.2.2 网格绘制28
• 2.2.3 求解器28
• 2.2.4 湍流模型28
• 2.2.5 非预混模型28-29
• 2.2.6 NO_x污染模型29
• 2.2.7 边界条件29-30
• 2.3 本章小结30-31
• 第3章 中心钝体驻涡燃烧室冷态特性的研究31-49
• 3.1 前钝体方案的选择31-40
• 3.1.1 前钝体形式31-32
• 3.1.2 计算模型及网格32-33
• 3.1.3 数值方法33
• 3.1.4 总压损失33-34
• 3.1.5 流线分析34-37
• 3.1.6 静压分析37-38
• 3.1.7 驻涡腔平均速度分析38-39
• 3.1.8 驻涡腔平均湍流强度分析39-40
• 3.2 实验结果与数值模拟结果40-47
• 3.2.1 出口总压损失系数的对比40-41
• 3.2.2 驻涡腔上壁面静压云图对比41-45
• 3.2.3 驻涡腔上壁极限流线对比45-47
• 3.3 本章小结47-49
• 第4章 中心钝体驻涡燃烧室燃烧特性的数值研究49-64
• 4.1 研究对象49-51
• 4.1.1 几何模型及网格49-50
• 4.1.2 LNG组分简化50
• 4.1.3 工况与参数50-51
• 4.2 燃烧与流动特性分析51-62
• 4.2.1 燃烧效率分析52-53
• 4.2.2 出口温度分布系数分析53-55
• 4.2.3 出口NO_x排放分析55-56
• 4.2.4 流线分析56-58
• 4.2.5 速度云图分析58
• 4.2.6 总温云图分析58-60
• 4.2.7 NO质量分数云图分析60-61
• 4.2.8 壁温61-62
• 4.3 本章小结62-64
• 结论64-66
• 参考文献66-71
• 致谢71

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 何小民;姚锋;;流动和油气参数对驻涡燃烧室燃烧性能的影响[J];航空动力学报;2006年05期

2 樊未军;孔昭健;邢菲;甘志文;杨茂林;;凹腔驻涡模型燃烧室内涡的演化发展[J];航空动力学报;2007年06期

3 何小民;许金生;苏俊卿;;驻涡区进口结构参数影响TVC燃烧性能的试验[J];航空动力学报;2007年11期

4 何小民;许金生;苏俊卿;;驻涡燃烧室燃烧性能试验[J];航空动力学报;2009年02期

5 李孝堂;;燃气轮机的发展及中国的困局[J];航空发动机;2011年03期

6 孙海俊;曾卓雄;徐义华;胡春波;;钝体改进结构对先进旋涡燃烧室燃烧流动特性影响[J];航空动力学报;2014年07期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 陆华伟;轴向间隙对直、弯静叶轴流压气机时序效应影响的研究[D];哈尔滨工业大学;2008年

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本文编号：1048469