带开缝旋流器燃烧室流场结构和火焰稳定的数值模拟研究

发布时间：2017-07-30 21:25

  本文关键词：带开缝旋流器燃烧室流场结构和火焰稳定的数值模拟研究

  更多相关文章： 火焰稳定 开缝旋流器 回流区 燃烧强化

【摘要】：维持燃烧室内火焰的稳定是保障燃烧室正常工作的基本条件。如果燃料在着火后,不能稳定燃烧,则会出现吹熄,回火等问题。旋流是稳定火焰最有效的方式之一,而旋流器是旋流产生的来源,空气通过旋流器产生回流区,燃料在回流区中得到充分混合并稳定高效的燃烧。本文的主要研究对象是一种新型旋流器——开缝旋流器,与传统的轴向叶片式旋流器相比,在结构上主要是多了喷油嘴四周的六个缝隙,而缝隙在燃烧室中扮演着改善回流区并且强化燃烧的作用。通过使用Fluent仿真软件,对带不同叶片安装角的开缝旋流器和传统旋流器的燃烧室内冷热态进行数值模拟,对比分析了旋流器在开缝前后的速度场和温度场。同时对于开缝旋流器,模拟了缝隙大小和缝隙位置对流动和燃烧带来的影响。通过仿真,本文得到了以下结论:(1)对于低旋流流动和高旋流流动,开缝后回流区缩短,且回流区降速明显,缝隙出口前端位置湍流强度增强,主燃区同一位置处温度升高;(2)对于低旋流流动来说,开缝后,旋流器出口位置温度较低且分布均匀,对于安装角为45°和60°旋流器也是如此。对于安装角为40°,50°,55°旋流器而言,缝隙出口前端有明显的高温区,这即是分析中的“点火源”。(3)回流区长度不随缝隙位置的变化而变化;当缝隙在中间位置时,主燃区温度比其它位置高,但壁面附近温度分布与缝隙位置无关;缝隙越大,回流区长度越小,缝隙较小时,高温区集中在旋流器出口沿着壁面位置成对称分布,缝隙较大时,高温区成块状分布。
【关键词】：火焰稳定 开缝旋流器 回流区 燃烧强化
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK16
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-21
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 本课题的思路来源10-15
• 1.3 旋流器的国内外研究现状15-19
• 1.4 燃烧数值模拟研究现状19
• 1.5 本文的研究内容及方法19-21
• 2 旋转气流及旋流器21-29
• 2.1 引言21
• 2.2 旋转射流21-24
• 2.3 旋流器的工作原理24-25
• 2.4 旋流数的计算25-27
• 2.5 开缝旋流器模型的建立27-28
• 2.6 本章小结28-29
• 3 流动及燃烧数值模拟29-37
• 3.1 基本方程29-31
• 3.2 湍流流动的数学模型31-34
• 3.3 湍流燃烧的数学模型34-36
• 3.4 本章小结36-37
• 4 带开缝旋流器燃烧室的数值模拟37-66
• 4.1 燃烧室计算模型的建立37-40
• 4.2 燃烧室流场分析40-56
• 4.3 燃烧室热态分析56-64
• 4.4 本章小结64-66
• 5 开缝旋流器的优化设计66-75
• 5.1 引言66
• 5.2 缝隙位置对燃烧室性能影响66-70
• 5.3 缝隙大小对燃烧室性能影响70-73
• 5.4 本章小结73-75
• 6 总结与展望75-77
• 6.1 总结75
• 6.2 展望75-77
• 致谢77-78
• 参考文献78-84
• 附录1 攻读学位期间发表的论文及申请的专利84

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本文编号：596158