燃烧室扩压器性能优化的实验研究

发布时间：2020-10-23 12:44

　　随着我国航空发动机研制水平的不断提升,发动机压气机的增压比逐渐增大,为了保证火焰筒内气流实现稳定充分的燃烧,进一步提高发动机推力和燃烧效率,需要对扩压器性能提出更高的要求。目前国内外普遍使用单通道短突扩扩压器,前人已经对其开展了较多研究,但对于内部流场结构的分析依旧不足,仍存在可以完善之处;此外,三通道扩压器作为一种新型扩压器类型,逐渐得到广大学者的关注,但目前三通道扩压器有关的实验数据缺失。故本文针对目前国内已使用的单通道短突扩扩压器设计模型,同时对比设计出三通道扩压器模型,利用直观精细的水流模拟手段,先进的粒子成像测速技术(PIV)和压力测量,对扩压器内部流场特性和压力性能进行了系统的研究。实验主要关注不同突扩间隙比和流量分配比下,单通道扩压器和三通道扩压器压力性能及内部流场结构的变化规律,并通过对比得到最佳的突扩间隙方案及流量分配方案。通过实验研究发现,对于单通道扩压器而言,当突扩间隙比与火焰筒内流量分配一定时,增加外环流量,扩压器总体压力性能呈现先提升后下降的规律,并且在流量分配比为0.31:0.365:0.325时,总压损失最低;突扩间隙会对主流流动产生阻塞作用,在一定范围内这种阻塞作用是有利于扩压器提高性能的,过大的突扩间隙使得阻塞效果降低,过小的突扩间隙会使流体进入相应通道时发生弯折;同时,突扩间隙比在1.6～1.8范围内时,扩压器压力性能最佳。实验表明,三通道扩压器的压力性能普遍优于单通道扩压器的,其流场内雷诺应力分布较均匀;此外,流量分配比的改变主要影响了前置扩压器出口速度的畸变情况,从而影响扩压器静压恢复的能力。而相较于单通道扩压器,三通道扩压器流量分配比的改变而引起的流场畸变现象较小。
【学位单位】：厦门大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：V231.2
【部分图文】：

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３．多通道扩压器??气动扩压器为了达到足够的扩张角，需要增加扩压器的长度，否则会产生气流分离??现象。为了解决这类问题，学者们提出多通道扩压器的设计理念。图１．６为多通道扩压??器的示意图，简单来说，多通道扩压器是在气动扩压器的基础上，使用导流板将扩压器??分割为多个通道。如图所示，从压气机出口流出的气流经过１处被中间两个导流板分割?Ｉ??为２、３、４三个通道。此时在一定的扩压器长度下，总扩张角达到了?２７°，每个通道扩??张角仍较小，能够保证通道内流动不会产生气流分离。这一创新设计简单便捷的提升了??气动扩压器的总体性能。?｜??Ｉ??５??

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?ｉ＝ｍｚｉｒ３?９，??图１．６多通道扩压器示意图??导流板有两个重要作用，一是由导流板分割形成的每个通道都为一小型的气动扩压??器，保证内部流场平稳顺畅，不产生流体分离。同时各通道组合能够得到更大的扩张比。??而且在同样扩张比下，多通道扩压器长度比气动扩压器的小很多。二是可以提前引导气??流分为多股，流入火焰筒及内外环通道内，减小总压损失。??４．涡控扩压器??通过以上分析可以发现，对于扩压器而言，防止扩压器内部发生流体分离是最基本??的研究课题。在１９６０年，Ｒｉｎｇｌｅｂ［５］指出旋涡可以抑制气流发生流动分离，并提出气流??在旋涡的作用下可以发生大幅度的拐弯。在此理论下，１９７５年Ａｄｋｉｎｓ［６］提出了涡控扩压??器

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