本文關(guān)鍵詞：模型加力燃燒室熱聲耦合特性研究

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【摘要】：航空發(fā)動(dòng)機(jī)加力燃燒室工作過程中,當(dāng)放熱脈動(dòng)和壓力脈動(dòng)相互耦合時(shí)會(huì)發(fā)生低頻振蕩燃燒,從而導(dǎo)致加力筒體過熱、加力比減小等現(xiàn)象。因此,在加力燃燒室工作過程中是不允許出現(xiàn)低頻振蕩燃燒,而熱聲耦合現(xiàn)象是加力室低頻振蕩燃燒的本質(zhì)。所以,為了研究加力燃燒室的熱聲耦合特性,本文進(jìn)行了以下工作:1、在一體化加力燃燒室氣動(dòng)熱力特性分析、聲學(xué)特性分析基礎(chǔ)上,并基于相似準(zhǔn)則構(gòu)建了一體化加力燃燒室理論分析與實(shí)驗(yàn)研究模型。對(duì)模型加力燃燒室進(jìn)行了穩(wěn)態(tài)數(shù)值模擬,將穩(wěn)態(tài)速度場(chǎng)與理論計(jì)算的速度進(jìn)行了比較,得到了一個(gè)優(yōu)化的數(shù)值計(jì)算模型。2、通過大渦模擬的方法對(duì)模型加力燃燒室的冷態(tài)非穩(wěn)態(tài)特性進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算,研究了來流擾動(dòng)對(duì)壓力脈動(dòng)特性和聲場(chǎng)特性的影響。發(fā)現(xiàn)在穩(wěn)定器后形成了明顯的旋渦脫落現(xiàn)象,并觀察了旋渦生成和消亡的過程;發(fā)現(xiàn)模型加力燃燒室內(nèi)壓力脈動(dòng)幅值和聲壓級(jí)在回流區(qū)處最大,向進(jìn)出口方向遞減;壓力脈動(dòng)幅值的變化規(guī)律和聲波幅值的變化規(guī)律相似。在Fluent中通過自己編寫的UDF程序給模型加力燃燒室進(jìn)口施加了一個(gè)頻率和幅值可調(diào)的進(jìn)口擾動(dòng)。發(fā)現(xiàn)當(dāng)施加擾動(dòng)為20kpa、200Hz時(shí)聲場(chǎng)幅值最大,增加擾動(dòng)頻率對(duì)聲場(chǎng)的影響要大于增加擾動(dòng)幅值;當(dāng)擾動(dòng)頻率接近系統(tǒng)固有頻率時(shí)聲波最強(qiáng),遠(yuǎn)離固有頻率則聲波減弱;增加擾動(dòng)幅值會(huì)對(duì)聲場(chǎng)強(qiáng)度產(chǎn)生抑制。3、通過大渦模擬的方法對(duì)模型加力燃燒室的非穩(wěn)態(tài)燃燒進(jìn)行數(shù)值計(jì)算,研究了來流擾動(dòng)對(duì)熱聲耦合特性的影響。結(jié)果表明,在支板穩(wěn)定器表面出現(xiàn)了貼體火焰,火焰形態(tài)與試驗(yàn)中高速攝影拍到的結(jié)果相吻合;發(fā)現(xiàn)數(shù)值計(jì)算得到的壓力脈動(dòng)頻率略高于實(shí)驗(yàn)測(cè)得壓力脈動(dòng)頻率;當(dāng)擾動(dòng)頻率小于系統(tǒng)固有頻率時(shí),聲波幅值和壓力脈動(dòng)幅值隨擾動(dòng)頻率增加而上升;當(dāng)擾動(dòng)頻率大于系統(tǒng)固有頻率后,聲波幅值和壓力脈動(dòng)幅值隨著擾動(dòng)頻率的增加而下降;擾動(dòng)幅值的變化對(duì)熱聲耦合有明顯影響,當(dāng)擾動(dòng)來流參數(shù)為40kpa,20Hz時(shí)壓力脈動(dòng)幅值和溫度脈動(dòng)幅值最高。4、搭建了模型加力燃燒室熱聲耦合實(shí)驗(yàn)臺(tái)架及測(cè)量系統(tǒng),研究了不同進(jìn)氣速度、油氣比、噴嘴與穩(wěn)定器相對(duì)位置等對(duì)模型加力燃燒室內(nèi)壓力脈動(dòng)特性和放熱脈動(dòng)特性的影響。結(jié)果表明:當(dāng)油氣比相同時(shí)進(jìn)氣速度大則壓力和放熱脈動(dòng)幅值大;增加油氣比可以有效的提高熱聲耦合的強(qiáng)度,但是當(dāng)油氣比接近恰當(dāng)比時(shí)(f/a=0.06)隨著油氣比的增加熱聲耦合強(qiáng)度下降;改變噴嘴位置對(duì)熱聲耦合強(qiáng)度有著重大影響,噴嘴距離穩(wěn)定器前端10mm時(shí)熱聲耦合幅值相比其他位置很小。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：V231.1

【相似文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1182116