等離子點(diǎn)火器性能研究.pdf

1、在燃?xì)廨啓C(jī)啟動(dòng)中，實(shí)現(xiàn)燃燒室可靠點(diǎn)火至關(guān)重要。點(diǎn)火的成功率直接關(guān)系到整個(gè)動(dòng)力裝置的安全可靠運(yùn)行，甚至關(guān)系到整個(gè)飛機(jī)(船舶)的安全。這也為點(diǎn)火裝置的可靠性提出了較高的要求。等離子點(diǎn)火技術(shù)作為一種新型的點(diǎn)火技術(shù)正在廣泛地應(yīng)用于航空、電力、石化等工業(yè)。它具有獨(dú)特的放電特性和較大的點(diǎn)火能量，能量集中，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火可靠性和點(diǎn)火濃度極限有很大的提高，正在被越來(lái)越多的專業(yè)人士所關(guān)注。 本文建立了等離子點(diǎn)火器內(nèi)部和外部射流火焰基本方程組，采用

2、了RNGk—ε雙方程湍流流動(dòng)模型、簡(jiǎn)單化學(xué)反應(yīng)速率模型、湍流擴(kuò)散火焰模型、離散相模型等數(shù)學(xué)模型。在邊界條件的處理上，電極表面與周圍流體進(jìn)行耦合，考查對(duì)流換熱和熱傳導(dǎo)對(duì)電極表面溫度的影響。由于未對(duì)點(diǎn)火器幾何模型工藝結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)化，為減少網(wǎng)格數(shù)量，采用混合網(wǎng)格對(duì)計(jì)算域進(jìn)行劃分，網(wǎng)格總數(shù)共計(jì)242萬(wàn)個(gè)；控制方程采用混合格式進(jìn)行離散；選擇壁面函數(shù)法對(duì)壁面進(jìn)行處理；使用SIMPLE算法求解方程組。 本文制定兩套計(jì)算方案，從點(diǎn)火能量的角度，考

3、查與點(diǎn)火總能量相關(guān)的出口平均溫度、出口平均速度、出口各種物質(zhì)摩爾分?jǐn)?shù)分布、以及出口的火焰長(zhǎng)度，經(jīng)過(guò)綜合分析，得出了隨著α的增大，點(diǎn)火器出口平均溫度趨于增大，有助于提高射流氣體的點(diǎn)火內(nèi)能；點(diǎn)火器出口平均速度趨于增大，有助于強(qiáng)化出口火焰剛性，提高射流深度：出口可燃物質(zhì)的摩爾組分趨于下降，相應(yīng)的用于點(diǎn)火的化學(xué)能趨于減少；射流火焰長(zhǎng)度趨于減小，這與點(diǎn)火器出口處可燃物質(zhì)濃度有關(guān)，提高射流火焰可燃物質(zhì)濃度有利于增長(zhǎng)射流火焰長(zhǎng)度。并且依靠以上的理論分

4、析，擬合出了用于工程設(shè)計(jì)的圖線。 另外，通過(guò)數(shù)值模擬，得出了導(dǎo)燃管內(nèi)壁面溫度隨著過(guò)量空氣系數(shù)變化的趨勢(shì)，并總結(jié)出了重要結(jié)論。導(dǎo)燃管的最高溫度位于距離燃料入口40mm的位置，在α不大于0.5的情況下，隨著α的增大，對(duì)導(dǎo)燃管最高溫度影響 有限，但高溫區(qū)面積增大，逐漸擴(kuò)展到導(dǎo)燃管下游；在保證點(diǎn)火器出口平均溫度能夠點(diǎn)著燃料和保證火焰剛度的情況下，應(yīng)盡可能減小空氣過(guò)量系數(shù)α，對(duì)于增加射流火焰長(zhǎng)度火焰，減小導(dǎo)燃管高溫區(qū)域面積以及最高