环形中心钝体驻涡燃烧室燃烧特性研究

发布时间：2020-10-20 04:35

　　 环形中心钝体驻涡燃烧室是美国Ramgen公司于2007年提出的新概念发动机重要部件之一。该燃烧室主要是为了适应ASCE发动机中旋转冲压压缩转子的高度切向流,减少流动损失。本文利用fluent软件对环形中心钝体驻涡燃烧室的两种工作模式(模式一为:前钝体喷射空气;模式二为:后钝体喷射燃料工作模式和前钝体喷射燃料后钝体喷射空气工作模式)下的燃烧特性进行数值模拟研究。主要研究前后钝体的喷射速度在两种工作模式下对燃烧室工作性能的影响。研究表明:两种工作模式下,驻涡腔内部都能形成稳定旋涡。壁温最高值都出现在驻涡腔前钝体后端面以及燃烧室下端壁。燃烧室在工作过程中存在燃烧室较低侧存在相对空气较少,较高侧处在空气较多的情况。并且在固定的燃料供给,过大的空气喷射或者过小的空气喷射速度都会导致燃烧室工作性能下降。在前钝体喷射空气后钝体喷射燃料的工作模式下,后钝体喷射速度为100m/s、前钝体喷射速度为125m/s的工作情况最好,此时燃烧效率为71.05%,总压损失为4.294%,出口 NOX质量分数口气体的0.32%,OTDF为0.48997。在前钝体喷射燃料后钝体喷射空气的工况下,前钝体喷射速度为1OOm/s、后钝体喷射速度为125m/s,工作性能最好;此时,燃烧效率为84.9%,总压损失系数为3.23%,出口 NOX 质量分数为 0.39%,OTDF 为 0.597。从燃烧室燃料与空气混合和对燃料的利用上说,工作模式二要优于工作模式一。
【学位单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TK401
【部分图文】：

１第一代驻涡燃烧室??第一代驻涡燃烧室〃５］是Ｈｓｕ教授受到降低导弹阻力的驻涡方面的研究成??果启迪，提出了利用驻涡稳定火焰。结构如图１．１所示。该驻涡燃烧室是在流??Ｐｒｉｍａｒｙ?Ａｉｒ??ｙｊ?＼＼?｜?Ｉ，，?ＭｆｉＣｒｂ〇Ｊｙ?２．２９??ｐｕｅｌ?！?Ｆｕｄ?／〇＾〇°ｏ?ｏ?ｏ＼??＿?Ｉ?！?｛：＜？：＜）??Ａｉｒ?｜?１?＼?〇／？。Ｏ?＊?Ｏ?／??１?！?Ｌ?）Ｃ〇％Ｖ??Ｆｏｒｃｂｏｄｙ?｜?ＦｕｄＪｃｔｓ??＾?（ｄａ?｜．７５?ｍｍ．?＃?ｒ＝ｓ?１４?ｍｍ）??Ｆｏｃｉ??图１．１第一代驻涡燃烧室［１７］??Ｆｉｇ．?１．１?Ｔｈｅ?ｆｉｒｓｔ?ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ?ＴＶＣ??道中设置两个圆盘，利用两圆盘之间的空腔形成驻涡。前盘面积为流道截面积??的７６％，后盘直径是前盘的７３％。在后盘设置２４个空气孔用来喷射燃油和空??气，稳定驻涡。设计该燃烧室的同时对其进行了详细的数值模拟和实验研究［１６］。??该燃烧室存在很多缺点，油气比不均匀，凹腔内部贫燃富燃现象明显。并且在??２??

环形中心钝体驻涡燃烧室燃烧特性研究??凹腔传热方面存在很大的问题导致出口温度场不均匀。??代驻涡燃烧室??二代驻涡燃烧室是由美国空军研究实验室与美国通用公司合作开发，１．２所示。第二代燃烧室的特点是将驻涡腔置于燃烧室结构上，燃烧燃区与驻涡区两个部分。以气态丙烷试验表明［１８＿１９］，第二代驻涡燃烧度达到１５０ｍ／ｓ时，驻涡区火焰能稳定燃烧而且具有更低的贫油熄火

主流速度达到１５０ｍ／ｓ时，驻涡区火焰能稳定燃烧而且具有更低的贫油熄火极??限［２０］。??．Ｖ?繁，ｕｐｈ??图１．２第二代驻涡燃烧室??Ｆｉｇ．?１．２?Ｔｈｅ?ｓｅｃｏｎ（ｄ）?ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ?ＴＶＣ??３第三代驻涡燃烧室??为了满足传统液态燃料的应用，美国空军研究实验室与美国通用公司合作??开发了第三代驻涡燃烧室［２Ｑ］。如图１．３所示。可以看出，驻涡区布置在燃烧室??的外部。该燃烧室借鉴第二代燃烧室的基础之上，改进了驻涡腔的油气喷射方??式。如图１．４所示。通过凹腔前后壁面增加燃料或者空气喷射，诱导单驻涡或??双驻涡的形成。??
【参考文献】

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本文编号：2848213