论文摘要：多点喷射燃烧室数值研究

NASA最早提出贫油直接喷射LDI(Lean Direct Injector)燃烧室模型，目的是降低污染、缩短燃烧室的长度和提高出口温度分布的质量。这个燃烧室又叫做多点喷射燃烧室。本文用数值模拟的方法对多点喷射燃烧室进行研究，目的是获得有关多点喷射燃烧室设计中定量的规律和相关数据，并对多点喷射燃烧室的结构进行优化，拓宽多点喷射燃烧室的贫熄边界。 首先，对燃烧室设计中常用的旋流数公式进行了验证，并推导出了一个更加符合NASA数据的旋流数公式。 其次，对数值模拟中需要用到的湍流模型和湍流燃烧模型进行了验证。通过采用realizable形式的 方程，SIMPLE算法，二阶迎风差分格式，标准壁面函数，对带有轴向旋流器的方形燃烧室的模拟。模拟的结果不仅模拟出了流场变化的趋势，而且与实验值吻合的很好，误差比较小。证明了这就证明选取的计算模型和网格是合理的。用涡旋破碎(EBU)、涡旋耗散(EDC)和层流火焰面燃烧模型(LFM)对三种工况下的甲醇空气两相湍流燃烧进行了数值模拟。结果显示，不同工况下各个模型的模拟能力有所不同。在空气来流的速度较小的情况下，EDC模型的结果更接近实验值；空气来流的速度比较大时，LFM模型的结果更好。 再次，对旋流数、文氏管间距、扩压器与头部的间距等多点喷射燃烧室设计中的关键参数进行研究。结果表明：旋流数由0.82提高到1.24，回流区最大负速度和长度分别增加了52%和34%，最大负速度随旋流器叶片安装角是线性变化的；文氏管间距由0增加到0.4倍的文氏管出口直径，回流区半径增加了33%，长度增加了43%；增大扩压器出口面积和头部与扩压器间距有利于旋流器之间流量分配均匀。 然后对不同结构下的多点喷射燃烧室各喷射点流场的相互掺混进行了研究。研究中并创新性的采用了组分标记的方法来考察流场掺混。该方法采用往不同位置的旋流器通入不同的气体，并分析旋流器后流场组份浓度的变化，从而得到流场之间相互干扰的情况。发现增加文氏管间距不能有效地减少流场间的掺混，间距由0增加到0.45D、0.9D，掺混距离依次减少24%和58%。对多点喷射燃烧室头部预燃级进行缩进处理，掺混距离显著增加，缩进1D和2D的掺混距离分别增加27%和104%。在缩进的头部结构上增加气帘，掺混长度进一步增加了12%，预燃级回流区的宽度明显增加，从而增加了油滴在回流区的行程，这有利于燃油的雾化和混合。 最后，根据以上得到的多点燃烧室流场特点设计了一个符合总体要求的燃烧室实体。结果表明多点喷射燃烧室在出口附近流场均匀性上要优于单头部燃烧室的。多点喷射燃烧室流场组织好，同时燃料在燃烧室中雾化好，特别是整个燃烧室的出口温度场分布均匀。

来源：半壳优胜鲸鱼幸运星转载请保留出处和链接！

本文链接：http://87cpy.com/207779.html