小流量溫度畸變發(fā)生器設(shè)計及溫度畸變特性研究.pdf

1、溫度畸變發(fā)生器是航空發(fā)動機研制過程中評定發(fā)動機氣動穩(wěn)定性的重要設(shè)備之一，要求其能準(zhǔn)確模擬各類溫度畸變源的工作范圍，研究溫度畸變發(fā)生器畸變特性對航空發(fā)動機的設(shè)計及其穩(wěn)定性評定具有重要的意義。本文以小流量航空發(fā)動機溫度畸變發(fā)生器的工程應(yīng)用為背景，采用數(shù)值模擬及試驗的方法，開展小流量航空發(fā)動機溫度畸變發(fā)生器的設(shè)計及工作特性研究，主要研究成果包括：
　?。?）以小流量航空發(fā)動機進(jìn)口參數(shù)為設(shè)計參數(shù)，針對以氫氣為燃料、空氣為氧化劑的氫燃燒式溫

2、度畸變發(fā)生器，設(shè)計了火焰穩(wěn)定器和噴氫桿，噴氫桿包括順噴和逆噴兩種方案，并進(jìn)行了數(shù)值模擬，結(jié)果表明兩種方案均能穩(wěn)定工作。
　?。?）針對氫燃燒式溫度畸變發(fā)生器的單個穩(wěn)定器模型和周向90°范圍模型進(jìn)行了穩(wěn)態(tài)點火試驗研究，通過單個穩(wěn)定器模型的試驗表明火焰穩(wěn)定器具有良好的穩(wěn)焰能力，隨著供氫壓力的升高，溫升值也逐漸增大，隨著進(jìn)口流量增加貧油點熄火極限逐漸增加；通過周向90°范圍模型的試驗研究表明，順噴和逆噴結(jié)構(gòu)總壓恢復(fù)系數(shù)均大于0.98，總

3、壓不均勻度均小于2％，兩種結(jié)構(gòu)的溫度分布不均勻度均在15%以下，且順噴結(jié)構(gòu)獲得的溫升值大于逆噴結(jié)構(gòu)獲得的溫升值。
　?。?）建立單個穩(wěn)定器的計算模型，采用數(shù)值模擬方法研究了其穩(wěn)態(tài)燃燒過程，其中燃燒化學(xué)反應(yīng)模型采用總包反應(yīng)和9組分20步的氫氣基元反應(yīng)進(jìn)行對比研究，并與試驗結(jié)果進(jìn)行對比。結(jié)果表明基元反應(yīng)結(jié)果與試驗結(jié)果相近，因而選取基元反應(yīng)為化學(xué)反應(yīng)模型。建立不同周向范圍及加入壓氣機的氫燃燒式溫度畸變發(fā)生器的計算模型，研究氫燃燒式溫度畸

4、變發(fā)生器穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)燃燒過程。結(jié)果表明：溫度畸變場的溫升值和溫度不均勻度變化在距離穩(wěn)定器600mm的截面位置開始趨于穩(wěn)定，經(jīng)過壓氣機之后，畸變場畸變強度減小，溫度周向不均勻度也略微減小，高溫區(qū)范圍變化不大，但位置發(fā)生了明顯的偏移，同時發(fā)現(xiàn)較高的溫度畸變會在壓氣機出口誘發(fā)產(chǎn)生漩渦，造成壓氣機內(nèi)流動不穩(wěn)定；相間位置的兩個加熱單元工作時獲得的高溫區(qū)范圍略大于相鄰位置獲得高溫區(qū)范圍；供氫壓力越大，溫升率越大，而緩沖容積越大，溫升率越小。