航空发动机部件防火试验的燃烧器特性研究

发布时间：2017-09-26 12:16

  本文关键词：航空发动机部件防火试验的燃烧器特性研究

  更多相关文章： 燃烧器 数值仿真 火焰特性

【摘要】：航空发动机部件防火试验是航空发动机适航验证的重要组成部分,也是近期国内发动机工程的关注点之一。航空发动机防火试验中,燃烧器产生的冲击火焰对试验结果有着重要影响。防火试验的结果直接决定着发动机部件的防火性能,故对防火实验中燃烧器特性的研究是非常必要的。本文基于ANSYS、TECPLOT等软件对发动机部件防火试验中燃烧器的特性进行研究,其中包括湍流、离散项与连续相的耦合、多步化学反应模型及辐射模型等。通过开展计算流体力学,结合湍流、燃烧和换热等模型,对燃烧器进行数值仿真。主要研究对象为FAA动力工程报告中规定的Carlin燃烧器、AC-20-135中规定的Nex Gen燃烧器和ISO:2685中规定丙烷燃烧器。通过数值计算得到了燃烧器的流场、温度场、各组分质量分数分布及试样表面热流密度等基本参数。仿真结果可为发动机部件防火试验中燃烧器的参数设置提供参考。1.Carlin燃烧器火焰特性模拟通过计算流场、各组分间化学反应及辐射的耦合作用,以作为为燃料得到Carlin燃烧器在两种工况下的火焰特性,包括速度场、温度场、对流换热及辐射换热等数据并与前人所作的瞬态仿真结果及实验测量数据比较,验证所得结果的合理性。2.Nexgen燃烧器火焰特性通过数值仿真的方法,以作为为燃料对3种不同当量比下Nexgen燃烧器自由流动和灼烧试样时的火焰特性进行研究,得到其速度场、温度场及对试样灼烧时的换热特点等参数,分析所得结果随当量比的变化规律,并探究所得结果的原因;对比Carlin燃烧器和Nexgen燃烧器旋流的旋流产生方式对火焰的影响,Carlin燃烧器通过在空气入口处加入切向速度产生旋流速度,Nexgen燃烧器通过在空气管道燃料喷口前端装配旋流器产生旋流旋流速度。3.丙烷燃烧器火焰特性通过数值仿真的方法对3种不同当量比下丙烷燃烧器自由流动和灼烧试样时的火焰特性进行研究,得到其速度场、温度场及对试样灼烧时的换热特点等参数,分析其随当量比变化的规律。对比气体燃料和煤油燃料在燃烧过程中反应速率等参数。4.燃烧器特性对比对比以上三种燃烧器产生的火焰特点,包括火焰流场、温度场、浮力效应及试样表面的换热效率等参数,分析各燃烧器性能特点。
【关键词】：燃烧器 数值仿真 火焰特性
【学位授予单位】：中国民航大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V263.3
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 航空发动机防火试验意义及简介11-12
• 1.2 航空发动机防火试验常用燃烧器简介12-14
• 1.2.1 Carlin燃烧器结构介绍12
• 1.2.2 Nexgen燃烧器结构介绍12-13
• 1.2.3 丙烷燃烧器结构介绍13-14
• 1.3 国内外研究现状14-18
• 1.3.1 国内研究现状14-17
• 1.3.2 国外研究现状17-18
• 1.4 主要研究内容18-19
• 第2章 计算流体力学方程19-26
• 2.1 求解器19
• 2.2 湍流模型19-21
• 2.3 燃烧模型21-23
• 2.4 离散相模型及燃料喷验证23-24
• 2.5 本章小结24-26
• 第3章 Carlin燃烧器数值模拟26-37
• 3.1 Carlin燃烧器几何建模26-28
• 3.2 Carlin燃烧器数值模拟初始条件及边界条件设置28
• 3.3 Carlin燃烧器计算结果及分析28-36
• 3.3.1 Carlin燃烧器速度场分析28-30
• 3.3.2 Carlin燃烧器温度场分析30-34
• 3.3.3 Carlin燃烧器组分浓度场分析34-35
• 3.3.4 Carlin燃烧器试样表面换热分析35-36
• 3.4 本章小结36-37
• 第4章 Nexgen燃烧器数值模拟37-48
• 4.1 Nexgen燃烧器几何建模37-38
• 4.2 Nexgen燃烧器初始条件及边界条件设置38-39
• 4.3 Nexgen燃烧器计算结果及分析39-47
• 4.3.1 Nexgen燃烧器速度场分析39-41
• 4.3.2 Nexgen燃烧器温度场分析41-44
• 4.3.3 Nexgen燃烧器组份浓度场分析44-45
• 4.3.4 Nexgen燃烧器试样表面换热分析45-47
• 4.4 本章小结47-48
• 第5章 丙烷燃烧器数值模拟48-58
• 5.1 丙烷燃烧器二维冷态模型48-50
• 5.1.1 几何模型48-49
• 5.1.2 二维冷态仿真结果及分析49-50
• 5.2 丙烷燃烧器三维仿真几何建模及网格划分50-51
• 5.3 初始条件及边界条件设置51
• 5.4 丙烷燃烧器自由流状态计算结果及分析51-57
• 5.4.1 丙烷燃烧器速度场分析51-52
• 5.4.2 丙烷燃烧器温度场分析52-54
• 5.4.3 丙烷燃烧器组份浓度场分析54-56
• 5.4.4 丙烷燃烧器试样表面换热分析56-57
• 5.5 本章小结57-58
• 第6章 燃烧器特性对比58-64
• 6.1 燃烧器火焰流场对比58-59
• 6.2 燃烧器火焰的浮力效应对比59-60
• 6.3 燃烧器火焰在热电偶位置处温度对比60-61
• 6.4 标准截面及试样表面温度对比61-62
• 6.5 燃烧器热流密度及传热效率对比62
• 6.6 本章小结62-64
• 结论64-65
• 致谢65-66
• 参考文献66-68

，

本文编号：923441