亚燃冲压发动机驻涡燃烧室结构设计及性能研究

发布时间：2017-10-01 21:12

  本文关键词：亚燃冲压发动机驻涡燃烧室结构设计及性能研究

  更多相关文章： 驻涡燃烧室 长高比 流场结构 燃烧室性能 后壁面喷射位置

【摘要】：凹腔驻涡燃烧室相比于传统的旋流燃烧器具有结构简单、燃烧效率高、燃烧稳定等诸多特点,被认为是最具发展前景的富氢燃料燃烧室。驻涡燃烧室利用凹腔结构和前后壁面射流在驻涡区构造双涡结构,起到点火和稳定火焰的作用,副涡可以使主涡免受主流流动的影响,同时也促进驻涡区与主流区的物质和能量交换。驻涡区凹腔长度、凹腔前后壁面的高度和以及前后壁面的进气位置是影响驻涡区流场结构和燃烧室性能的重要参数。本文主要针对凹腔长度与前壁面高度之比和后壁面进气位置展开研究,探究不同长高比和后壁面进气位置对燃烧室性能的影响及机理,为驻涡燃烧室结构设计与优化提供理论依据。本文以某型亚燃冲压发动机的驻涡燃烧室为研究对象,首先进行了数值方法的验证,然后提出了4种不同长高比尺寸方案,并分别进行了冷热态的数值模拟,对比分析了不同长高比燃烧室的性能。在此基础上,提出6种不同后壁面掺混气喷射位置方案,并进行热态数值计算。最后对不同工况下不同进气位置燃烧室进行数值模拟,研究不同工况下后壁面喷射位置对燃烧室性能影响。研究结果表明:随着长高比增大,驻涡区逐渐形成稳定的双涡结构,且旋涡尺度逐渐增大,但长高比增大到一定值后,双涡结构破碎成多个小尺度旋涡;长高比为1.2时,驻涡区具有稳定的双涡结构,旋涡尺寸较大,能保证更多的流体卷入到驻涡区的流动中,同时具有较高的总压恢复系数;燃烧室内驻涡区和主燃区的温度最高,燃烧性能好,是4种尺寸方案中的最佳方案。凹腔后壁面掺混气喷射位置靠近顶端时,射流不能很好地参与驻涡区内的流动,而进气位置靠近凹腔底端时,后壁面射流对驻涡区火焰造成冲击,使驻涡区内温度降低并且高温区面积逐渐变小,最高温度逐渐降低;进气位置位于后壁面中间偏上(40%)时,驻涡区具有较稳定的双涡结构,凹腔局部温度较高,同时具有较高的总压恢复系数和较高的燃烧效率,是6种不同后壁面进气位置方案中的最佳方案。
【关键词】：驻涡燃烧室 长高比 流场结构 燃烧室性能 后壁面喷射位置
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK403
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 绪论8-18
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义8-11
• 1.2 凹腔驻涡燃烧室的发展现状11-16
• 1.2.1 国外研究现状11-14
• 1.2.2 国内研究现状14-16
• 1.3 国内外文献简析16-17
• 1.4 本文的主要研究内容17-18
• 第2章 数值方法与计算模型18-26
• 2.1 软件介绍18
• 2.2 数值方法理论18-21
• 2.2.1 控制方程18-19
• 2.2.2 湍流模型19-20
• 2.2.3 燃烧模型20-21
• 2.3 数值计算模型21-23
• 2.3.1 燃烧室计算模型21-22
• 2.3.2 网格及边界条件22-23
• 2.4 数值方法验证23-25
• 2.4.1 湍流模型验证23-24
• 2.4.2 网格无关性验证24-25
• 2.5 本章小结25-26
• 第3章 不同长高比对凹腔驻涡燃烧室性能的影响26-50
• 3.1 引言26-27
• 3.2 不同长高比凹腔方案27
• 3.3 不同长高比凹腔燃烧室冷态性能对比27-35
• 3.3.1 流场结构27-32
• 3.3.2 总压恢复系数32-33
• 3.3.3 燃烧室出口不均匀度33-35
• 3.4 不同长高比凹腔燃烧室热态性能对比35-48
• 3.4.1 流场结构35-41
• 3.4.2 总压恢复系数41-42
• 3.4.3 总温42-43
• 3.4.4 燃烧效率43-44
• 3.4.5 燃烧室出口不均匀度44-48
• 3.5 本章小结48-50
• 第4章 后壁面掺混气喷射位置对燃烧室性能影响50-70
• 4.1 引言50
• 4.2 不同喷射位置方案50-51
• 4.3 不同喷射位置凹腔燃烧室热态性能对比51-62
• 4.3.1 流场结构51-59
• 4.3.2 总压恢复系数59
• 4.3.3 总温59-61
• 4.3.4 燃烧效率61-62
• 4.4 不同工况下喷射位置对燃烧室性能影响62-68
• 4.4.1 流场结构62-65
• 4.4.2 总压恢复系数65-66
• 4.4.3 总温66-67
• 4.4.4 燃烧效率67-68
• 4.5 本章小结68-70
• 结论70-72
• 参考文献72-77
• 致谢77

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 夏暾,王风祥;煤粉锅炉驻涡燃烧器[J];动力工程;1987年04期

2 何小民;张净玉;;驻涡燃烧室燃烧组织方式和设计思路分析[J];航空科学技术;2008年02期

3 刘世青;钟兢军;;驻涡燃烧室后驻体形状选择冷态数值研究[J];工程热物理学报;2010年09期

4 金义;何小民;彭春梅;方杰;吴泽俊;;驻涡燃烧室驻涡区三维冷态流动特性数值研究[J];南京航空航天大学学报;2014年02期

5 韩启祥,王家骅;沙丘驻涡蒸发式稳定器低压性能的试验研究[J];推进技术;2001年01期

6 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

7 邢菲;孟祥泰;李继保;樊未军;;凹腔双驻涡稳焰冷态流场初步研究[J];推进技术;2008年02期

8 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

9 彭春梅;何小民;金义;;驻涡燃烧室驻涡区涡系特点数值模拟[J];航空发动机;2013年01期

10 刘世青;钟兢军;程平;;喷射孔径影响驻涡燃烧室性能冷态数值研究[J];汽轮机技术;2010年02期

中国重要会议论文全文数据库 前2条

1 郭舒;尚守堂;程明;;驻涡腔进气对环形驻涡燃烧室流场的影响[A];中国航空学会第七届动力年会论文摘要集[C];2010年

2 蒋波;何小民;金义;秦伟林;;基于驻涡稳定的RQL燃烧室排放性能的试验研究[A];中国航空学会第七届动力年会论文摘要集[C];2010年

中国博士学位论文全文数据库 前3条

1 于宗明;可燃气阵列驻涡强化混合模型及其应用[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2016年

2 刘世青;驻涡燃烧室流动特性的冷态数值研究[D];大连海事大学;2011年

3 吴永健;横流不稳定性实验研究[D];南京航空航天大学;2002年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 温明洁;环形驻涡燃烧室燃烧与污染物排放特性研究[D];大连海事大学;2015年

2 黄力舟;中心钝体驻涡燃烧室钝体改型及燃烧特性研究[D];大连海事大学;2015年

3 魏佳加;扰流片对驻涡燃烧室性能影响的数值模拟研究[D];南昌航空大学;2016年

4 裴海滨;亚燃冲压发动机驻涡燃烧室结构设计及性能研究[D];哈尔滨工业大学;2016年

5 丁阳;驻涡燃烧室燃烧特性的数值模拟[D];沈阳航空工业学院;2009年

6 程平;驻涡燃烧室冷态流场气体喷射的研究[D];大连海事大学;2009年

7 王璐;某型驻涡燃烧室冷却技术研究[D];南京航空航天大学;2012年

8 秦伟林;冲压驻涡燃烧系统设计与性能研究[D];南京航空航天大学;2013年

9 郝艳娜;单凹腔驻涡燃烧室燃烧性能研究[D];南京航空航天大学;2013年

10 谢庆;驻涡燃烧技术研究及其在直径11厘米燃烧室上的应用[D];南京航空航天大学;2010年

，

本文编号：955683