超臨界壓力下航空煤油RP-3沉積過程的數(shù)值研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、航空煤油RP-3充當冷卻劑,在流經發(fā)動機表面的冷卻管道時,發(fā)動機中的熱量對燃油進行加熱,會使得航空煤油發(fā)生氧化裂解、熱裂解,從而產生焦炭顆粒。焦炭顆粒隨著煤油一起流動,受到曳力、Saffman力、重力、附加質量力等力的影響,在這些力的綜合作用下,在管壁發(fā)生沉積,從而堵塞管路,影響煤油與發(fā)動機之間的換熱,嚴重時甚至會燒毀發(fā)動機。本文基于圓形冷卻通道(2000*1.8mm)的物理模型,利用CFD-DPM方法對超臨界壓力下焦炭顆粒在冷卻管道中

2、的沉積過程進行了數(shù)值研究,用以給航空發(fā)動機中冷卻管道內積碳問題做出參考。
  首先,本文對豎直管中的顆粒沉積問題進行了研究,研究了豎直向下管中,粒徑對附加質量力的影響規(guī)律。當煤油溫度較低(臨界溫度以下)時,附加質量力的作用效果較強,應該考慮,隨著煤油溫度升高,附加質量力的作用效果減弱,當煤油溫度高于700K時,附加質量力的作用可以忽略。依附加質量力的作用效果,選取煤油溫度在700K時粒徑對顆粒沉積率的影響進行研究,發(fā)現(xiàn)隨著粒徑的增

3、加,豎直向下管中,顆粒沉積率先升高,后降低,接著繼續(xù)升高,最后趨于穩(wěn)定,而豎直向上管焦炭顆粒沉積率隨粒徑的增大逐漸升高且趨于穩(wěn)定;煤油溫度的升高,使豎直管中10μm的顆粒沉積率升高;煤油在較高出口壓力5MPa的條件下,豎直向下管中,10、50、70、100μm的顆粒沉積率均低于低壓3MPa出口壓力下的沉積率,而30μm的顆粒在5MPa的高壓下沉積率反而更高;豎直向上管中,5MPa的高壓下,10μm的顆粒沉積率較低;入口速度的增加,使10

4、μm顆粒在豎直向下管中沉積率無明顯變化,卻使豎直向上管中沉積率升高。
  其次,本文對水平圓管中的顆粒沉積規(guī)律進行了研究,主要研究10μm的焦炭顆粒。水平圓管中,隨粒徑的增大,顆粒沉積率先升高,后逐漸趨于穩(wěn)定;煤油溫度的升高,也使得顆粒沉積率升高;相對于低壓3MPa的出口壓力,5MPa的出口壓力下,顆粒更難沉積在壁面上;煤油入口速度的升高,使得顆粒沉積率下降。
  再次,本文對傾斜圓管中的顆粒沉積特性進行了研究,主要研究10

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