含导流片及钝体的TVC流动特性的数值模拟

发布时间：2017-11-03 06:05

  本文关键词：含导流片及钝体的TVC流动特性的数值模拟

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【摘要】：驻涡燃烧室相对于常规燃烧室来说,具有结构简单、质量轻、火焰稳定方式独特、较强的再点火能力和低污染物排放等优点,引起了国内外的广泛关注。本文提出一种新的气动结构,并通过数值模拟对驻涡燃烧室的湍流流动进行了研究。为了确定有钝体燃烧室的优越性,对有钝体和无钝体的驻涡燃烧室通过定常及非定常计算进行对比分析,结果表明:在非定常计算下,凹腔内都要经历双涡初步形成—双涡破碎—重新形成双涡—双涡逐渐趋于稳定的过程。钝体的设置既能增大湍动能的值,又能增大湍动能的分布区域,提高燃烧室内的热质交换。在定常计算下,无钝体燃烧室的总压损失为1.8%,燃烧效率为73.58%;有钝体燃烧室的总压损失为3.3%,燃烧效率为99.59%。钝体后方的回流区能够极大的提高燃烧效率,改善出口温度分布。为了对导流片及钝体的结构进行优化,通过改变不同的导流片及钝体的尺寸和位置,对燃烧室的湍流流场进行了数值模拟。结果表明:钝体长度以及导流片与进口壁面的距离对燃烧室性能影响较大,其值越大,燃烧效率越高,最高可达到99.99%。在本文研究范围内,存在相对较优的钝体及导流片结构,在该结构下,燃烧室的总压损失为6.66%,燃烧效率为99.79%。为了研究最优结构下驻涡燃烧室内燃烧流动的特性规律,通过对不同影响因素作用下的燃烧室进行数值模拟,结果表明:较高的进口温度以及较低的进口速度都能有效的降低燃烧室总压损失,当量比的改变对总压损失影响不大;燃烧室在贫油条件下的燃烧效率要比富油条件下的要高,当量比小于或等于1时,燃烧室的燃烧效率能达到99.8%;流线形钝体引起的垂直主流方向的分流速度较小,造成的总压损失也较小,圆弧形钝体的燃烧室总压损失最低。长方形钝体情况下燃烧效率最高,但是其总压损失也最高,在实际选择钝体形状时应综合考虑各方面因素。
【关键词】：驻涡燃烧室 导流片 钝体 湍流燃烧 数值模拟
【学位授予单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V231.2
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第1章 绪论8-18
• 1.1 研究背景与意义8-10
• 1.2 国内外研究状况10-17
• 1.2.1 国外驻涡燃烧室研究状况10-14
• 1.2.2 国内驻涡燃烧室研究状况14-15
• 1.2.3 驻涡燃烧室的气动组织研究现状15-17
• 1.3 主要研究内容17
• 1.4 本章小结17-18
• 第2章 数值计算模型及方法18-24
• 2.1 湍流模型18-20
• 2.1.1 湍流粘性系数法18
• 2.1.2 k-ε 两方程湍流模型18-20
• 2.2 湍流燃烧模型20-21
• 2.2.1 通用有限速率模型20-21
• 2.2.2 平衡混合分数模型21
• 2.3 网格无关性验证21-22
• 2.4 算例验证22-23
• 2.5 本章小结23-24
• 第3章 两种燃烧室的性能比较24-44
• 3.1 燃烧室模型24-25
• 3.2 计算条件25
• 3.3 非定常计算结果与分析25-40
• 3.3.1 冷态数值模拟25-29
• 3.3.2 燃烧数值模拟29-40
• 3.3.2.1 无钝体燃烧室数值模拟29-35
• 3.3.2.2 有钝体燃烧室数值模拟35-40
• 3.4 定常计算结果与分析40-43
• 3.5 本章小结43-44
• 第4章 燃烧室的结构优化44-57
• 4.1 计算模型及方法44-45
• 4.2 研究参数45-46
• 4.3 计算结果与分析46-55
• 4.3.1 钝体结构的优化46-51
• 4.3.1.1 改变钝体参数下总压损失分析46-49
• 4.3.1.2 改变钝体参数下燃烧效率分析49-51
• 4.3.2 导流片结构的优化51-55
• 4.3.2.1 改变导流片参数下总压损失分析51-54
• 4.3.2.2 改变导流片参数下燃烧效率分析54-55
• 4.4 本章小结55-57
• 第5章 燃烧室性能研究57-72
• 5.1 不同燃烧工况对性能的影响57-66
• 5.1.1 计算条件57
• 5.1.2 计算结果与分析57-66
• 5.1.2.1 当量比的影响57-61
• 5.1.2.2 进气速度的影响61-64
• 5.1.2.3 进气温度的影响64-66
• 5.2 不同钝体形状对性能的影响66-70
• 5.2.1 钝体形状及计算条件66-67
• 5.2.2 计算结果与分析67-70
• 5.2.2.1 对总压损失的影响67-69
• 5.2.2.2 对燃烧效率的影响69-70
• 5.3 本章小结70-72
• 第6章 结论与展望72-74
• 6.1 本文研究结论72-73
• 6.2 研究展望73-74
• 参考文献74-78
• 攻读硕士学位期间发表的论文78-79
• 致谢79-80

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

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3 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

4 翟晓磊;彭日亮;樊未军;张荣春;王伟俭;;某驻涡燃烧室性能数值模拟[J];航空动力学报;2013年05期

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6 樊未军;严明;易琪;杨茂林;;富油/快速淬熄/贫油驻涡燃烧室低NO_x排放[J];推进技术;2006年01期

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1 蒋波;RQL驻涡燃烧室排放性能研究[D];南京航空航天大学;2010年

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本文编号：1134930