突擴先進駐渦燃燒室煤油噴霧燃燒數值模擬.pdf

1、先進駐渦燃燒室是美國通用公司提出的一種新概念的航空發(fā)動機燃燒室，采用了鈍體結構形成凹腔，在凹腔內形成低速回流區(qū)為穩(wěn)定點火源提供了條件并引燃高速主流實現(xiàn)穩(wěn)定燃燒。該燃燒室具有火焰穩(wěn)定獨特、燃燒效率高、結構簡單、污染物排放低等特點，近期受到廣泛關注和研究。本文在此基礎上，提出了突擴進口型先進駐渦燃燒室，并應用數值模擬軟件FLUENT對其冷態(tài)流場和熱態(tài)煤油噴霧燃燒進行了系統(tǒng)的研究。
　　冷態(tài)狀況下，為確定實燃燒室現(xiàn)穩(wěn)定燃燒的最佳前凸臺長

2、度，分別研究了不同前凸臺長燃燒室的流場和總壓損失系數；結果表明，前凸臺長對燃燒室內的流場分布影響很大。隨著L的增大，凹腔內的旋渦數目大小和渦核心都發(fā)生變化，然而前凸臺長對燃燒室總壓損失系數影響不大。分析了三種k??湍流模型對燃燒室流場的影響，得出Re alizable k??湍流模型更合理地預測了燃燒室內流場分布。分別研究了后鈍體開口及其開口角度、帶有導流片及其橫向位置的燃燒室冷態(tài)流場，得出后鈍體開口后凹腔內的旋渦向外偏移且與后鈍體后回

3、流區(qū)旋渦連接，開口角度對其影響不太明顯；帶有導流片的凹腔旋渦主要在導流片后形成且導流片橫向位置對凹腔內的流場分布影響很大。
　　熱態(tài)狀況下，建立了燃燒室煤油噴霧燃燒物理模型，采用了合適的湍流模型、非預混燃燒模型、離散相模型、CO生成模型和詳細的化學反應機理聯(lián)合進行燃燒室煤油噴霧燃燒數值模擬。計算方法采用Simple算法，對流相采用二階迎風格式，近壁區(qū)使用標準壁面函數。分析了前凸臺長、進口空氣溫度、湍流模型的選擇、主燃油噴嘴噴射速度

4、、主副燃油噴嘴流量分配、副噴嘴縱向位置和導流片橫向位置對燃燒性能的影響。結果表明，前凸臺長L的最優(yōu)值為30mm；進口溫度對燃燒性能影響很大，提高進口氣流的溫度有利于煤油的霧化氣化，然而燃燒效率降低，出口高溫區(qū)域越來越大；realizable k??湍流模型和非預混燃燒模型（PDF）對燃燒室燃燒的模擬是適合的；后鈍體開口角度最優(yōu)值為15°；提高主燃油噴嘴的噴射速度有利于提高燃燒室的燃燒效率；凹腔內和后鈍體后回流區(qū)的溫度場以及出口溫度均勻分