本文關(guān)鍵詞：超臨界壓力下航空煤油RP-3沉積過程的數(shù)值研究

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【摘要】：航空煤油RP-3充當(dāng)冷卻劑,在流經(jīng)發(fā)動機(jī)表面的冷卻管道時,發(fā)動機(jī)中的熱量對燃油進(jìn)行加熱,會使得航空煤油發(fā)生氧化裂解、熱裂解,從而產(chǎn)生焦炭顆粒。焦炭顆粒隨著煤油一起流動,受到曳力、Saffman力、重力、附加質(zhì)量力等力的影響,在這些力的綜合作用下,在管壁發(fā)生沉積,從而堵塞管路,影響煤油與發(fā)動機(jī)之間的換熱,嚴(yán)重時甚至?xí)䶮龤Оl(fā)動機(jī)。本文基于圓形冷卻通道(2000*1.8mm)的物理模型,利用CFD-DPM方法對超臨界壓力下焦炭顆粒在冷卻管道中的沉積過程進(jìn)行了數(shù)值研究,用以給航空發(fā)動機(jī)中冷卻管道內(nèi)積碳問題做出參考。首先,本文對豎直管中的顆粒沉積問題進(jìn)行了研究,研究了豎直向下管中,粒徑對附加質(zhì)量力的影響規(guī)律。當(dāng)煤油溫度較低(臨界溫度以下)時,附加質(zhì)量力的作用效果較強(qiáng),應(yīng)該考慮,隨著煤油溫度升高,附加質(zhì)量力的作用效果減弱,當(dāng)煤油溫度高于700K時,附加質(zhì)量力的作用可以忽略。依附加質(zhì)量力的作用效果,選取煤油溫度在700K時粒徑對顆粒沉積率的影響進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)隨著粒徑的增加,豎直向下管中,顆粒沉積率先升高,后降低,接著繼續(xù)升高,最后趨于穩(wěn)定,而豎直向上管焦炭顆粒沉積率隨粒徑的增大逐漸升高且趨于穩(wěn)定；煤油溫度的升高,使豎直管中10μm的顆粒沉積率升高；煤油在較高出口壓力5MPa的條件下,豎直向下管中,10、50、70、100μm的顆粒沉積率均低于低壓3MPa出口壓力下的沉積率,而30μm的顆粒在5MPa的高壓下沉積率反而更高；豎直向上管中,5MPa的高壓下,10μm的顆粒沉積率較低；入口速度的增加,使10μm顆粒在豎直向下管中沉積率無明顯變化,卻使豎直向上管中沉積率升高。其次,本文對水平圓管中的顆粒沉積規(guī)律進(jìn)行了研究,主要研究10μm的焦炭顆粒。水平圓管中,隨粒徑的增大,顆粒沉積率先升高,后逐漸趨于穩(wěn)定；煤油溫度的升高,也使得顆粒沉積率升高；相對于低壓3MPa的出口壓力,5MPa的出口壓力下,顆粒更難沉積在壁面上；煤油入口速度的升高,使得顆粒沉積率下降。再次,本文對傾斜圓管中的顆粒沉積特性進(jìn)行了研究,主要研究10μm的焦炭顆粒。結(jié)果發(fā)現(xiàn),傾斜管中,粒徑的升高使得顆粒沉積率先增大,后趨于穩(wěn)定；煤油溫度的升高,使顆粒沉積率升高,且較高壓力5MPa的條件下,顆粒沉積率更低；入口速度的升高,使得顆粒沉積率緩慢下降且趨于穩(wěn)定。最后,本文對不同流動方向下顆粒沉積率做出了比較,用“心形圖”直觀的表示不同方向下顆粒沉積率的大小。豎直向上的流動方向,顆粒沉積率最低,水平流動的方向,顆粒沉積率最高。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：V312

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1150731