湍流燃燒模型在航空發(fā)動機燃燒室中的應用研究.pdf

1、為了研究航空發(fā)動機燃燒室中湍流與燃燒之間相互作用對燃燒流場與污染物生成的影響，本文分別對雙級軸向旋流器模型燃燒室、雙級軸向旋流器環(huán)形燃燒室以及斜切徑向旋流器環(huán)形燃燒室等三種雙旋流航空發(fā)動機燃燒室三維兩相湍流燃燒整體流場與污染物排放進行了數(shù)值模擬。發(fā)展了自主開發(fā)的燃燒室數(shù)值分析軟件AGTCNS，研究不同湍流燃燒模型、進口條件以及火焰筒頭部結構參數(shù)對雙旋流燃燒室冷態(tài)和熱態(tài)流場的影響。編制了火焰面數(shù)據(jù)庫生成程序，用于生成不同進口工況和化學反應

2、機理下的火焰面數(shù)據(jù)庫；編制火焰面模型與燃燒流場計算程序的耦合模塊；使該軟件能用于模擬單步與多步化學反應機理的湍流燃燒流場，并可采用多維經(jīng)驗分析法或是結合了多步反應機理的火焰面模型對燃燒室污染物排放進行了預測。
　　為了提高自主開發(fā)的燃燒室結構化網(wǎng)格生成軟件AGTCGG的通用性，本文對該軟件加以發(fā)展。編制了雙級軸向與斜切徑向旋流器的網(wǎng)格生成程序，并將其添加入帶有可視化功能的AGTCGG軟件中。考慮到燃燒室復雜結構，采用微分方程與分區(qū)

3、相結合以及模塊化網(wǎng)格生成方法，生成帶突擴擴壓器、帽罩、旋流器、火焰筒和內(nèi)外環(huán)冷卻通道的不同雙旋流燃燒室整體網(wǎng)格。
　　為了校驗計算方法與數(shù)學模型，采用粒子圖像測速儀(PIV)測量雙旋流燃燒室冷熱態(tài)流場，采用紅外熱像儀測量雙級軸向旋流器模型燃燒室火焰筒壁溫分布。此外，還進行燃燒室出口溫度與污染物排放等驗證試驗，研究不同進口溫度、油氣比以及火焰筒頭部結構參數(shù)對燃燒流場與污染物特性的影響，所得的試驗數(shù)據(jù)用于校核計算結果。
　　為了

4、評估不同湍流燃燒模型預測燃燒室湍流燃燒的能力，數(shù)值研究不同進口工況下 E-A、EDC、S-E以及FLM等湍流燃燒模型對三種燃燒室燃燒流場與污染排放的影響。各模型所得的計算值與試驗數(shù)據(jù)較為相符，表明這些模型都可用來預測雙旋流燃燒室兩相燃燒與污染排放，但是不同湍流燃燒模型對湍流燃燒流場影響較大，其計算精度也有些不同，各湍流燃燒模型所得的回流區(qū)形狀、速度與溫度場以及出口溫度與污染物分布等都有些差別。與試驗相比較，S-E模型與 FLM-B模型預