為設計出一種能有效增強摻混、提高燃燒效率的燃料噴注方案,首次將錐形肋片與氣動斜坡進行結(jié)構(gòu)組合研究,并對小肋片/氣動斜坡不同組合方式冷、熱流場進行數(shù)值模擬,分析結(jié)果發(fā)現(xiàn):與傳統(tǒng)的氣動斜坡噴射相比,多肋片展向組合后方噴射能取得較為理想的摻混效果,并且不會帶來較大總壓損失;引入燃氣發(fā)生器后,肋片的摻混增強效果得到明顯提升。改善后的噴射方案能提高約9%的燃燒效率。 

【文章來源】：空氣動力學學報. 2020,38(05)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：10 頁

【部分圖文】：

超燃燃燒室結(jié)構(gòu)示意圖與局部網(wǎng)格示意圖（單位：mm)

為充分對比不同組合方式流場特性，一共設置了12個算例。圖2是小肋片/氣動斜坡不同結(jié)構(gòu)組合方式與Case 4局部網(wǎng)格示意圖。Case 1為僅帶傳統(tǒng)氣動斜坡的算例，噴射角度與文獻[21]中的算例一致，Case 2將Case 1中的噴孔均改為垂直噴射，Case 3將四孔展向排列，垂直噴射。Case 4～Case 6分別為在Case 1～Case 3基礎上增設了小肋片，其結(jié)構(gòu)圖如圖3所示，小肋片與各噴孔陣列最前端的噴孔流向距離保持2 d(d=1.4mm為噴孔直徑）。Case 1+～Case 6+分別為在Case 1～Case 6模型后設置了燃氣發(fā)生器，燃氣發(fā)生器距離第一排噴孔20d，旨在對燃燒室進行點火與維持火焰穩(wěn)定。各算例設置方式見表2。各冷流算例來流入口總溫1200K，其余參數(shù)條件與文獻[21]一致。對于各熱流算例，燃氣發(fā)生器點火的算例為Case 1+與Case 6+，來流總溫為1200K；激波誘導點火的算例不帶燃氣發(fā)生器，算例分別為Case 1與Case 6，來流總溫為1800K。其余參數(shù)條件為：來流馬赫數(shù)Ma=2，總壓pt=500kPa，靜壓p=108kPa，氣流成分的質(zhì)量分數(shù)αO2=23.2%，αN2=68.8%，αH2 O=8%。圖3 小肋片結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 小肋片/氣動斜坡不同結(jié)構(gòu)組合方式與局部網(wǎng)格示意圖選擇文獻[21]的試驗模型作為氣動斜坡驗證算例（即算例Case 1+）。圖4(a,b）是冷流場試驗紋影圖與數(shù)值模擬壓強云圖的對比，流場結(jié)構(gòu)一致。圖4(c）是數(shù)值模擬出的熱流場燃燒室上壁面壓力值與熱流試驗值對比。由于來流與氣動斜坡之間產(chǎn)生的激波相互交錯，從而導致上壁面靜壓曲線振蕩。從圖中可以看出數(shù)值模擬出的壓強曲線與實驗值整體吻合較好，說明湍流模型、組分輸運模型與化學反應模型選取的合理性。

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3359328