燃气轮机双燃料喷嘴燃油内流场特性仿真分析

发布时间：2021-06-10 15:57

　　作为燃气轮机中的重要部件,喷嘴内部结构直接决定了燃油燃烧和动力输出效率,设计喷嘴结构并开展喷嘴中内流场特性仿真分析成为新型燃气轮机开发的研究重点。使用Solidworks软件对双燃料喷嘴结构进行设计,并对其燃油流道进行数值模拟。利用Fluent软件先对喷嘴燃油的整体内流场进行数值k-epsilon模拟,再使用流体容积法（VOF）方法对喷嘴燃油的核心流道进行数值模拟,研究喷嘴燃油流道的特性。结果显示燃油流道的质量流量、进口流速和核心流道进口流速随着进口压力的增大而增大;雾化锥角会随着进口压力的增加而增大,且当进口压力超过0.5 MPa时,雾化锥角最终会稳定在110°左右;同时结合相关实验数据与仿真数据进行对比。仿真研究为燃气轮机喷嘴的结构改进提供了依据。 

【文章来源】：科学技术与工程. 2020,20(27)北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

喷嘴内部结构剖视图

对双燃料喷嘴进行燃油流道提取,并对内流场进行简化,其简化后的模型如图2所示。如图2所示,燃油喷嘴的内流场模型较为复杂,燃油从喷嘴进口流入后,会先经过一段较长的前部流道,然后再流到核心流道,并经旋流室的作用后再从喷嘴出口流出。同时,其进出口直径分别为8.42、14 mm。

对燃油喷嘴的内流场模型进行非结构化网格划分,同时为了避免因为网格数量因素而导致仿真结果不准确,这里对划分的网格进行网格无关性验证。选取三种不同量级的网格(251×104、491×104、838×104)进行仿真实验。综合考虑准确性与时间成本,最后选取491×104的网格进行燃油喷嘴内流场的数值模拟研究,如图3所示。3.3 数值计算

【参考文献】：
期刊论文
[1]压气机离线水洗后燃气轮机性能衰退分析研究[J]. 韩朝兵,朱泓逻,黄伟栋,黄素华,王健.  动力工程学报. 2019(08)
[2]中小型双燃料燃气轮机发展现状及应用前景分析[J]. 杨强.  舰船科学技术. 2019(03)
[3]燃气轮机分级燃烧室NOx排放动力学模拟研究[J]. 钱文凯,朱民,李苏辉,丁盛,崔丕桓,刘祥山.  动力工程学报. 2019(01)
[4]燃气轮机双流路燃油喷嘴结构设计及性能分析[J]. 高青风,张晓磊,李威,郑吉峰.  汽轮机技术. 2018(03)
[5]反应机理对CFD计算燃气轮机高压燃烧NO排放的影响[J]. 席中亚,付忠广.  动力工程学报. 2018(05)
[6]燃气轮机技术及发展[J]. 翁一武,闻雪友,翁史烈.  自然杂志. 2017(01)
[7]重型燃气轮机技术进展分析[J]. 刘红,蔡宁生.  燃气轮机技术. 2012(03)
[8]燃气轮机在商船上的应用及其技术发展趋势[J]. 韩少冰,钟兢军.  中国航海. 2011(02)
[9]燃气轮机的发展及中国的困局[J]. 李孝堂.  航空发动机. 2011(03)
[10]燃气轮机技术的发展与应用[J]. 张文普,丰镇平.  燃气轮机技术. 2002(03)

博士论文
[1]燃气轮机全通流数值模拟研究[D]. 李义进.哈尔滨工程大学 2012
[2]燃气轮机透平叶片内部冷却机理的实验与理论研究[D]. 陈伟.清华大学 2011

硕士论文
[1]小型燃机燃烧室双燃料喷嘴一体化结构的性能研究[D]. 潘桓.南京航空航天大学 2016



本文编号：3222677