模型加力燃燒室熱聲耦合特性研究.pdf

1、航空發(fā)動機(jī)加力燃燒室工作過程中，當(dāng)放熱脈動和壓力脈動相互耦合時會發(fā)生低頻振蕩燃燒，從而導(dǎo)致加力筒體過熱、加力比減小等現(xiàn)象。因此，在加力燃燒室工作過程中是不允許出現(xiàn)低頻振蕩燃燒，而熱聲耦合現(xiàn)象是加力室低頻振蕩燃燒的本質(zhì)。所以，為了研究加力燃燒室的熱聲耦合特性，本文進(jìn)行了以下工作：
　　1、在一體化加力燃燒室氣動熱力特性分析、聲學(xué)特性分析基礎(chǔ)上，并基于相似準(zhǔn)則構(gòu)建了一體化加力燃燒室理論分析與實驗研究模型。對模型加力燃燒室進(jìn)行了穩(wěn)態(tài)數(shù)值

2、模擬，將穩(wěn)態(tài)速度場與理論計算的速度進(jìn)行了比較，得到了一個優(yōu)化的數(shù)值計算模型。
　　2、通過大渦模擬的方法對模型加力燃燒室的冷態(tài)非穩(wěn)態(tài)特性進(jìn)行了數(shù)值計算，研究了來流擾動對壓力脈動特性和聲場特性的影響。發(fā)現(xiàn)在穩(wěn)定器后形成了明顯的旋渦脫落現(xiàn)象，并觀察了旋渦生成和消亡的過程；發(fā)現(xiàn)模型加力燃燒室內(nèi)壓力脈動幅值和聲壓級在回流區(qū)處最大，向進(jìn)出口方向遞減；壓力脈動幅值的變化規(guī)律和聲波幅值的變化規(guī)律相似。在Fluent中通過自己編寫的UDF程序給模

3、型加力燃燒室進(jìn)口施加了一個頻率和幅值可調(diào)的進(jìn)口擾動。發(fā)現(xiàn)當(dāng)施加擾動為20kpa、200Hz時聲場幅值最大，增加擾動頻率對聲場的影響要大于增加擾動幅值；當(dāng)擾動頻率接近系統(tǒng)固有頻率時聲波最強(qiáng)，遠(yuǎn)離固有頻率則聲波減弱；增加擾動幅值會對聲場強(qiáng)度產(chǎn)生抑制。
　　3、通過大渦模擬的方法對模型加力燃燒室的非穩(wěn)態(tài)燃燒進(jìn)行數(shù)值計算，研究了來流擾動對熱聲耦合特性的影響。結(jié)果表明，在支板穩(wěn)定器表面出現(xiàn)了貼體火焰，火焰形態(tài)與試驗中高速攝影拍到的結(jié)果相吻合

4、；發(fā)現(xiàn)數(shù)值計算得到的壓力脈動頻率略高于實驗測得壓力脈動頻率；當(dāng)擾動頻率小于系統(tǒng)固有頻率時，聲波幅值和壓力脈動幅值隨擾動頻率增加而上升；當(dāng)擾動頻率大于系統(tǒng)固有頻率后，聲波幅值和壓力脈動幅值隨著擾動頻率的增加而下降；擾動幅值的變化對熱聲耦合有明顯影響，當(dāng)擾動來流參數(shù)為40kpa，20Hz時壓力脈動幅值和溫度脈動幅值最高。
　　4、搭建了模型加力燃燒室熱聲耦合實驗臺架及測量系統(tǒng)，研究了不同進(jìn)氣速度、油氣比、噴嘴與穩(wěn)定器相對位置等對模型加