發(fā)布時(shí)間：2017-10-01 21:12

  本文關(guān)鍵詞：亞燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)駐渦燃燒室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及性能研究

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【摘要】：凹腔駐渦燃燒室相比于傳統(tǒng)的旋流燃燒器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、燃燒效率高、燃燒穩(wěn)定等諸多特點(diǎn),被認(rèn)為是最具發(fā)展前景的富氫燃料燃燒室。駐渦燃燒室利用凹腔結(jié)構(gòu)和前后壁面射流在駐渦區(qū)構(gòu)造雙渦結(jié)構(gòu),起到點(diǎn)火和穩(wěn)定火焰的作用,副渦可以使主渦免受主流流動(dòng)的影響,同時(shí)也促進(jìn)駐渦區(qū)與主流區(qū)的物質(zhì)和能量交換。駐渦區(qū)凹腔長(zhǎng)度、凹腔前后壁面的高度和以及前后壁面的進(jìn)氣位置是影響駐渦區(qū)流場(chǎng)結(jié)構(gòu)和燃燒室性能的重要參數(shù)。本文主要針對(duì)凹腔長(zhǎng)度與前壁面高度之比和后壁面進(jìn)氣位置展開(kāi)研究,探究不同長(zhǎng)高比和后壁面進(jìn)氣位置對(duì)燃燒室性能的影響及機(jī)理,為駐渦燃燒室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化提供理論依據(jù)。本文以某型亞燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的駐渦燃燒室為研究對(duì)象,首先進(jìn)行了數(shù)值方法的驗(yàn)證,然后提出了4種不同長(zhǎng)高比尺寸方案,并分別進(jìn)行了冷熱態(tài)的數(shù)值模擬,對(duì)比分析了不同長(zhǎng)高比燃燒室的性能。在此基礎(chǔ)上,提出6種不同后壁面摻混氣噴射位置方案,并進(jìn)行熱態(tài)數(shù)值計(jì)算。最后對(duì)不同工況下不同進(jìn)氣位置燃燒室進(jìn)行數(shù)值模擬,研究不同工況下后壁面噴射位置對(duì)燃燒室性能影響。研究結(jié)果表明:隨著長(zhǎng)高比增大,駐渦區(qū)逐漸形成穩(wěn)定的雙渦結(jié)構(gòu),且旋渦尺度逐漸增大,但長(zhǎng)高比增大到一定值后,雙渦結(jié)構(gòu)破碎成多個(gè)小尺度旋渦;長(zhǎng)高比為1.2時(shí),駐渦區(qū)具有穩(wěn)定的雙渦結(jié)構(gòu),旋渦尺寸較大,能保證更多的流體卷入到駐渦區(qū)的流動(dòng)中,同時(shí)具有較高的總壓恢復(fù)系數(shù);燃燒室內(nèi)駐渦區(qū)和主燃區(qū)的溫度最高,燃燒性能好,是4種尺寸方案中的最佳方案。凹腔后壁面摻混氣噴射位置靠近頂端時(shí),射流不能很好地參與駐渦區(qū)內(nèi)的流動(dòng),而進(jìn)氣位置靠近凹腔底端時(shí),后壁面射流對(duì)駐渦區(qū)火焰造成沖擊,使駐渦區(qū)內(nèi)溫度降低并且高溫區(qū)面積逐漸變小,最高溫度逐漸降低;進(jìn)氣位置位于后壁面中間偏上(40%)時(shí),駐渦區(qū)具有較穩(wěn)定的雙渦結(jié)構(gòu),凹腔局部溫度較高,同時(shí)具有較高的總壓恢復(fù)系數(shù)和較高的燃燒效率,是6種不同后壁面進(jìn)氣位置方案中的最佳方案。
【關(guān)鍵詞】：駐渦燃燒室 長(zhǎng)高比 流場(chǎng)結(jié)構(gòu) 燃燒室性能 后壁面噴射位置
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TK403
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 緒論8-18
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義8-11
• 1.2 凹腔駐渦燃燒室的發(fā)展現(xiàn)狀11-16
• 1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3 國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)簡(jiǎn)析16-17
• 1.4 本文的主要研究?jī)?nèi)容17-18
• 第2章 數(shù)值方法與計(jì)算模型18-26
• 2.1 軟件介紹18
• 2.2 數(shù)值方法理論18-21
• 2.2.1 控制方程18-19
• 2.2.2 湍流模型19-20
• 2.2.3 燃燒模型20-21
• 2.3 數(shù)值計(jì)算模型21-23
• 2.3.1 燃燒室計(jì)算模型21-22
• 2.3.2 網(wǎng)格及邊界條件22-23
• 2.4 數(shù)值方法驗(yàn)證23-25
• 2.4.1 湍流模型驗(yàn)證23-24
• 2.4.2 網(wǎng)格無(wú)關(guān)性驗(yàn)證24-25
• 2.5 本章小結(jié)25-26
• 第3章 不同長(zhǎng)高比對(duì)凹腔駐渦燃燒室性能的影響26-50
• 3.1 引言26-27
• 3.2 不同長(zhǎng)高比凹腔方案27
• 3.3 不同長(zhǎng)高比凹腔燃燒室冷態(tài)性能對(duì)比27-35
• 3.3.1 流場(chǎng)結(jié)構(gòu)27-32
• 3.3.2 總壓恢復(fù)系數(shù)32-33
• 3.3.3 燃燒室出口不均勻度33-35
• 3.4 不同長(zhǎng)高比凹腔燃燒室熱態(tài)性能對(duì)比35-48
• 3.4.1 流場(chǎng)結(jié)構(gòu)35-41
• 3.4.2 總壓恢復(fù)系數(shù)41-42
• 3.4.3 總溫42-43
• 3.4.4 燃燒效率43-44
• 3.4.5 燃燒室出口不均勻度44-48
• 3.5 本章小結(jié)48-50
• 第4章 后壁面摻混氣噴射位置對(duì)燃燒室性能影響50-70
• 4.1 引言50
• 4.2 不同噴射位置方案50-51
• 4.3 不同噴射位置凹腔燃燒室熱態(tài)性能對(duì)比51-62
• 4.3.1 流場(chǎng)結(jié)構(gòu)51-59
• 4.3.2 總壓恢復(fù)系數(shù)59
• 4.3.3 總溫59-61
• 4.3.4 燃燒效率61-62
• 4.4 不同工況下噴射位置對(duì)燃燒室性能影響62-68
• 4.4.1 流場(chǎng)結(jié)構(gòu)62-65
• 4.4.2 總壓恢復(fù)系數(shù)65-66
• 4.4.3 總溫66-67
• 4.4.4 燃燒效率67-68
• 4.5 本章小結(jié)68-70
• 結(jié)論70-72
• 參考文獻(xiàn)72-77
• 致謝77

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本文編號(hào)：955683