中心分级燃烧室燃烧性能的试验研究

发布时间：2020-07-21 19:23

【摘要】：中心分级燃烧室的燃烧性能是航空发动机研究的热点问题。影响其性能的因素如火焰筒尺寸形状和头部旋流器内部结构等。单谈旋流器结构就可以分为几种不同影响因素,例如各级叶片角和旋向。本文将针对燃烧室头部旋流器内部结构,即各级叶片旋向和值班级第一级叶片角对其燃烧性能影响进行热态试验,同时还在值班级单独工作时,进行常温与预热时火焰特性等测试。同时,本文加以对值班级第一级叶片角度的增加和各旋向不同组对燃烧性能的影响进行了数值仿真分析。本试验所研究的中心分级燃烧室,其头部装备有分级旋流器,即包括值班级两级和主燃级。并根据研究问题,改变第一级叶片安装角度和各级叶片旋向,设计出六个不同组合方案,分别进行热态试验,并对热电偶和烟气成分分析仪等所得数据进行记录分析,最终得出最优结构。数值仿真中增加了方案G,值班级第一级叶片角度增加到70°,即一共7种方案。通过试验得出结论:不同的组合方案对燃烧室内部流场存在一定的影响,且最佳旋向组合为值班第一级与第二级叶片旋向同向,第二级与主燃级叶片旋向反向;旋流器值班级第一级叶片角也是影响其燃烧性能的重要因素,对本模型设计方案而言,三级旋流器的最佳旋流角度组合为第一级45°～60°,第二级为45°,主燃级为60°。本数值仿真部分添加了方案G,结论为,三级旋流器的最佳角度组合为第一级45°～60°,第二级为45°,主燃级为60°,且值班级第一级叶片安装角大于60°的适当增加更有利于燃烧性能的提升。
【学位授予单位】：沈阳航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：V231.2
【图文】：

TAPS燃烧技术原理图

沈阳航空航天大学硕士学位论文7图1.4 Michigan/GE TAPS燃烧室结构示意图Sulabh K等人研究了在高温高压工作环境下，贫油预混预蒸发燃气轮机燃烧室中存在的几个不稳定因素。用PIV和PLIF方法分析了预燃级扩散火焰和主燃级贫油预混火焰相互作用引起的燃烧不稳定性因素。经测量火焰长度及表面密度等几个标准偏差参数后，发现火焰表面密度分布较宽，表明存在较大的火焰运动，如图1.5所示。剪切层中的强涡是正常涡量的两倍以上，表明需要建立非定常模型。室压力和燃料流量有所变化。测试的五个反应中的速度场相似，但与冷态下的速度场明显不同。放热使回流区的形状从椭球（热态情况）变为环面（冷态情况）。并在高压环境下，使用甲醛荧光法对喷射火焰进行成像处理[49-50]。图1.5火焰形态图Jacob E等人对贫油预混(LPP)燃烧室产生周期振荡进行了研究。燃烧室燃烧情况在一般条件下处于稳定状态，但在非设计条件下，可以观察到与非定常回火和火焰底部喷射相关的振荡[51]。利用PLIF甲醛荧光法，通过PIV对主燃级和预燃级火焰进行成像处理

第3章 燃烧室计算域及边界条件试验所研究的对象是中心分级燃烧室，其独特之处是将燃料进行分级分将燃烧室中混合的燃油与空气分别在不同燃烧区域进行燃烧，同时旋流器区域内的燃油与空气得到充分混合，适合每个区域温度分布均衡，进而使，提高燃烧室出口温度，减少尾气中污染物氮氧化合物(NOx)的生成，最烧性能得到提升。烧室模型建立心分级燃烧室模型主要由燃烧筒、套管和旋流器等重要部分构成。各部分用于冷却火焰筒、头部和涡轮的空气进气量分别为 10%，其余 70%的空气级燃烧室旋流器，并满足各自完成做功所需进气量。同时，为使气流不受响，燃烧室尾端结构采用向内侧缩口的形式。并用 SOLIDWORKS 201对所研究试验件进行立体模型的建立。如图 3.1。

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本文编号：2764696