防火试验中外部气流对试件烧穿的影响分析

发布时间：2020-08-13 19:36

【摘要】：防火试验是目前检验发动机部件防火及耐火性的主要方法,但目前还没有统一的航空发动机部件防火试验标准和通用的试验条件,而现有的研究中已经明确指出试验室的环境会直接影响试验结果,为确定外部环境因素对防火试验的影响程度以及影响规律,本文通过仿真的手段,研究了试验件尺寸、环境温度、外部气流速度和外部气流冲击角度对试验件烧蚀的影响分析,并确定了其影响规律,为今后的防火试验环境条件的界定提供一定的参考。首先,对NexGen燃烧器及其仿真模型进行了介绍,为了提高计算效率,建立简化模型,采用火焰面方法和适用于火焰冲击平板的湍流、燃烧等数值计算模型,进行燃烧火焰仿真,通过近壁面Y+验证、网格无关性验证确定了网格的有效性,并通过比较两个计算模型在火焰的速度场、温度场和热流密度场的分布,以及比较仿真结果与辛辛那提大学的试验值,验证了简化模型仿真火焰的有效性。其次,研究了试验件尺寸对试验件烧蚀的影响分析。通过分别对厚度为1/4英寸的12英寸、18英寸和24英寸三种大小的试验件,在没有外部气流冲击的条件下进行仿真研究,探究了试验件尺寸对表面换热、表面温度分布、以及试验件烧灼特性的影响,研究表明,随着试验件尺寸的增大,试验件的熔化速率逐渐降低,24英寸试验件最易烧穿。然后,探究了外部气流环境对试验件烧蚀的影响分析,外部气流的主要影响因素为环境温度,气流速度大小,以及气流冲击的方向。在280K、290 K、300 K和310K四种环境温度进行无外部气流的仿真计算,发现无外部气流冲击下,环境温度对试验件烧蚀影响较小;在常温环境下,采用不同的正向气流速度冲击试验件的背部,研究发现,随着环境速度的增大,熔化速率逐渐减小,试验件烧穿时间逐渐增加;通过在不同的温度环境与不同的气流冲击速度的条件下进行仿真,发现低温的高速气流冲击的环境中,试验件无法烧穿;最后探究了侧向气流冲击对试验件烧蚀的影响,分别对小尺寸和大尺寸试验件在不同速度的侧向气流的条件下进行仿真,发现侧向气流对小尺寸试验件的烧蚀影响较大。
【学位授予单位】：中国民航大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：V263.3

【参考文献】

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本文编号：2792428