本文關(guān)鍵詞：旋流貧油噴射駐渦燃燒室的數(shù)值研究

  更多相關(guān)文章： 旋流 回流 駐渦燃燒室 燃燒室性能 NOx排放

【摘要】：旋流貧油噴射TVC(Trapped Vortex Combustor)作為融合了LDI(Lean Direct Injection)、RQL(Rich-burn,Quick-quench,Lean-burn)等部分技術(shù)特點的新型駐渦燃燒室,目前對其認識還較欠缺。為了揭示旋流、回流、燃燒相互作用下燃燒室內(nèi)燃燒流動現(xiàn)象及其演變規(guī)律,同時深化認識燃燒湍流流動機理和尋求高效燃燒室性能和低污染排放的結(jié)構(gòu)優(yōu)化匹配規(guī)律,本文用數(shù)值模擬方法研究了燃燒室冷態(tài)和熱態(tài)下的三維無旋和有旋流動,結(jié)果表明,燃燒室主要結(jié)構(gòu)參數(shù)和氣動參數(shù)對燃燒室性能和NOx排放有不同程度地影響,總體上總壓損失受影響有限,單旋流模式中不同氣動條件下均獲得了良好的排放性能,旋流和燃燒顯著影響湍流流場特性,主要結(jié)論有:(1)非全封閉式導(dǎo)向葉片更好,其I型匹配:La/Bc=0.47(La為導(dǎo)向葉片凹腔內(nèi)長度,Bc為凹腔深度);旋流通道結(jié)構(gòu)優(yōu)化匹配:Zs/Lc=0.47(Zs為旋流通道軸向長度,Lc為燃燒室總長),阻塞比BR=0.6,旋流出口結(jié)構(gòu)采用預(yù)混方案更好,單旋流模式下優(yōu)化匹配:內(nèi)外徑比Ri/Ro=0.888,受限比LR=14.98。只有Ro適中時,增大Ri/Ro才會使排放指數(shù)型增加;并排雙旋流模式下增大Ri/Ro會改善燃燒效率和排放性能,優(yōu)化匹配:Ri/Ro=0.72,LR=14.98,旋流器間距Ds滿足Ds/W=0.5時(W為燃燒室寬度),排放最少,同旋結(jié)構(gòu)綜合性能更好;在受限比LR一定時,雙旋流模式中降低Ri/Ro更有利于改善燃燒室總體性能和流場結(jié)構(gòu),單旋流模式則剛好與之相反,單旋流模式更有低排放優(yōu)勢。(2)冷態(tài):旋流主要影響回流區(qū)總體強度,旋流間相互作用主要影響回流區(qū)形態(tài),旋流極大拓展了強烈湍流脈動區(qū)域的范圍,極大削弱雙渦結(jié)構(gòu),適中的旋流更利于維持雙渦結(jié)構(gòu);熱態(tài):旋流對回流區(qū)位置形態(tài)的影響不如冷態(tài)的大,旋流主要影響回流區(qū)總體強度和鈍體效應(yīng)回流區(qū),旋流對回流區(qū)總體強度的影響比冷態(tài)更強烈,單旋大大增強凹腔湍流脈動,但雙旋反而使其受到抑制,旋流主要影響旋流通道下游溫度分布;燃燒顯著改變凹腔回流區(qū)和旋流回流區(qū)形態(tài),使回流區(qū)總體尺度與強度均減弱,增強了旋流回流區(qū)強度,但縮小了其尺度,還使凹腔回流區(qū)尺度和強度均明顯減小,燃燒改善了雙渦結(jié)構(gòu),使氣流旋動比湍流脈動具有更強的軸向衰減特性,主要影響火焰筒下游流場,未對凹腔混合流動的旋轉(zhuǎn)特征造成強烈影響。(3)增加直流當(dāng)量比不利于燃燒效率和排放性能;增加直流溫度不利于出口溫度分布、渦系結(jié)構(gòu)、減少排放;增加直流速度明顯降低燃燒效率和總壓恢復(fù)系數(shù),但會減少排放;適當(dāng)增加旋流當(dāng)量比會改善出口溫度分布,但會增加排放;增加旋流溫度主要加熱旋流回流區(qū),并使中心軸線溫度梯度劇增,過高旋流溫度不利于燃燒效率和減少排放;總體上適當(dāng)提高旋流速度有利于改善燃燒室性能,減少排放;強旋流時增大旋流數(shù)使雙渦結(jié)構(gòu)受到干擾卻未被完全破壞,繼續(xù)增大旋流數(shù)至超強旋狀態(tài),則雙渦結(jié)構(gòu)被完全破壞,強旋流下增大旋流數(shù)主要增強旋流回流區(qū)及其附近流場的燃燒強度,在非常強旋時增大旋流數(shù)才使燃燒效率明顯降低,旋流數(shù)對排放有一定影響,存在某一旋流數(shù)作為拐點使NOx排放先增加后減小,數(shù)值模擬結(jié)果預(yù)測該拐點在0.8附近。
【學(xué)位授予單位】：南昌航空大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：V231.2

【共引文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 韓吉昂;李曉東;鐘兢軍;管健;;噴射速度對環(huán)形TVC冷態(tài)流場的影響[J];工程熱物理學(xué)報;2014年05期

2 王志凱;曾卓雄;徐義華;;雙凹腔開口先進旋渦燃燒室燃燒特性研究[J];彈箭與制導(dǎo)學(xué)報;2014年05期

3 朱鼎;唐豪杰;謝剛;;徑向旋流器流動數(shù)值模擬研究[J];東方電氣評論;2014年04期

4 李凱;曾卓雄;徐義華;;新型沙丘形突擴燃燒室三維冷態(tài)背風(fēng)角度研究[J];彈箭與制導(dǎo)學(xué)報;2014年06期

5 李凱;曾卓雄;徐義華;;進氣管結(jié)構(gòu)及尺寸對旋流冷壁燃燒室性能的影響[J];彈箭與制導(dǎo)學(xué)報;2015年04期

6 林宇震;李林;張弛;徐華勝;;液體射流噴入橫向氣流混合特性研究進展[J];航空學(xué)報;2014年01期

7 楊謙;林宇震;張弛;許全宏;;發(fā)散冷卻與沖擊/發(fā)散冷卻的冷卻效率對比[J];航空動力學(xué)報;2014年02期

8 張弛;林宇震;徐華勝;許全宏;;民用航空發(fā)動機低排放燃燒室技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及水平[J];航空學(xué)報;2014年02期

9 付鎮(zhèn)柏;林宇震;傅奇慧;張弛;;不同臺階高度對中心分級燃燒室點火熄火性能的影響[J];航空動力學(xué)報;2014年05期

10 王柏森;張弛;林宇震;姜文彬;;多級旋流預(yù)燃區(qū)補氧對常壓點火特性的影響[J];航空動力學(xué)報;2014年05期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前9條

1 李崇;燃氣輪機輔機控制系統(tǒng)設(shè)計[D];東北大學(xué);2012年

2 徐澤鵬;透光程度對旋流器出口流場特性的影響研究[D];南京航空航天大學(xué);2014年

3 高超;一種新型燃燒室的設(shè)計與性能驗證研究[D];南京航空航天大學(xué);2013年

4 方杰;氣動多點供油系統(tǒng)性能研究[D];南京航空航天大學(xué);2013年

5 李朋玉;低排放燃燒室燃燒性能和污染排放預(yù)測模型研究[D];南京航空航天大學(xué);2013年

6 吳宸萱;自耦合射流激勵燃燒室內(nèi)流場摻混特性的研究[D];南京航空航天大學(xué);2013年

7 吳志娟;燃燒室火焰筒壁面冷卻特性的研究[D];南京航空航天大學(xué);2013年

8 王菲;某型三級旋流燃燒室的沖擊/氣膜冷卻方案研究[D];南京航空航天大學(xué);2013年

9 郝艷娜;單凹腔駐渦燃燒室燃燒性能研究[D];南京航空航天大學(xué);2013年

，

本文編號：1223911