【摘要】：為研究多旋流LPP燃燒室的兩相燃燒過程,本文發(fā)展并完善了大渦模擬湍流兩相噴霧燃燒數(shù)值仿真程序DELTA。應(yīng)用該程序?qū)Χ嘈鱈PP燃燒室三維非穩(wěn)態(tài)冷態(tài)流場與兩相噴霧燃燒流場進行數(shù)值研究,可為多旋流LPP燃燒室性能、污染物排放以及燃燒不穩(wěn)定現(xiàn)象的研究提供技術(shù)支持。本文在課題組大渦模擬計算程序基礎(chǔ)上發(fā)展了兩相燃燒并行計算模塊,并先在KIAI正庚烷噴霧燃燒室上對程序進行了驗證,然后應(yīng)用該程序?qū)Χ嘈鱈PP燃燒室開展了大渦模擬研究。在數(shù)值研究中,亞網(wǎng)格模型采用Smagorinsky模型,液相采用基于拉格朗日非穩(wěn)態(tài)追蹤的離散相模型,并采用亞網(wǎng)格隨機模型來考慮亞網(wǎng)格尺度脈動對液相蒸發(fā)以及運動的影響,燃燒模型采用穩(wěn)態(tài)火焰面模型。為驗證兩相燃燒計算程序的準確性,選取了CORIA實驗室的KIAI正庚烷噴霧燃燒室作為研究對象,對其冷、熱態(tài)流場進行了大渦模擬研究,并與試驗結(jié)果進行了對比分析。結(jié)果表明:(1)冷、熱態(tài)流場的速度分布與RMS分布均與試驗符合較好;(2)在引入考慮了亞網(wǎng)格脈動對液相蒸發(fā)和運動影響的隨機模型之后,燃油直徑分布、速度分布均與試驗符合得很好;(3)穩(wěn)態(tài)火焰面模型捕捉到了兩相噴霧燃燒火焰的結(jié)構(gòu),其中內(nèi)層為預(yù)混火焰結(jié)構(gòu),外層為擴散火焰結(jié)構(gòu),中間區(qū)域為高溫區(qū)。針對多旋流LPP燃燒室的幾何結(jié)構(gòu)特點,本文采用Levelset固體遮擋法處理LPP燃燒室中的旋流器葉片等固體區(qū)域,生成質(zhì)量較好的LPP燃燒室分區(qū)結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格。采用兩相燃燒并行計算程序DELTA對多旋流LPP低污染燃燒室的冷、熱態(tài)流場進行了大渦模擬,并與課題組試驗結(jié)果進行了對比。結(jié)果表明:(1)冷態(tài)流場與PIV測量結(jié)果符合較好,成功捕捉到了中心回流區(qū)、唇口回流區(qū)以及角回流區(qū)。在距離旋流器出口不同軸向位置處的軸向速度、徑向速度以及切向速度的徑向分布,計算結(jié)果與試驗符合較好;(2)主級徑向旋流出口處存在著旋流剪切層Kelvin-Helmholtz不穩(wěn)定性產(chǎn)生的大尺度渦結(jié)構(gòu),值班級旋流產(chǎn)生了交叉纏繞的螺旋形渦管結(jié)構(gòu);(3)得到了初步的燃燒流場結(jié)果,以及燃油液滴在燃燒室中的分布,結(jié)果顯示直徑較大的油滴主要集中在油霧錐的外側(cè),而直徑較小的油滴受旋流夾帶分布較為分散。
【圖文】：

ized Combustor, LPP）、富油燃燒-快速猝熄-貧油燃燒室（Rich-Quick Qr,RQL）、貧油直接噴射燃燒室（LeanDirectInjectionCombustor， LDI）等[與蒸發(fā)燃燒室（LPP）應(yīng)用最為廣泛。多旋流 LPP 燃燒室（如圖 1. 2 所示）燒技術(shù)（Twin Annular Premixing Swirler, TAPS）[5]為基礎(chǔ)，采用多級旋流空的方式，值班級為穩(wěn)定的擴散燃燒，主燃級為貧油預(yù)混燃燒，從而在燃燒室燃料均勻分布的狀態(tài)，在貧油熄火邊界的當量比下燃燒，顯著降低了主燃區(qū)

1 CO 和 NOx的生成量與主燃區(qū)溫度的通常包括燃油分級燃燒室、貧油預(yù)混預(yù)P）、富油燃燒-快速猝熄-貧油燃燒噴射燃燒室（LeanDirectInjectionComP）應(yīng)用最為廣泛。多旋流 LPP 燃燒室ular Premixing Swirler, TAPS）[5]為基礎(chǔ)穩(wěn)定的擴散燃燒，主燃級為貧油預(yù)混燃態(tài)，在貧油熄火邊界的當量比下燃燒，低 NOx的排放。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：V231.2

【參考文獻】

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1 鄧遠灝;顏應(yīng)文;黨龍飛;戴超;徐華勝;;貧油預(yù)混預(yù)蒸發(fā)低污染燃燒室流場特性試驗[J];航空動力學(xué)報;2015年10期

2 桂韜;房人麟;鄧遠灝;徐華勝;;弱旋流對LPP燃燒室下游流場影響的數(shù)值研究[J];燃氣渦輪試驗與研究;2015年05期

3 李棟;王翔宇;;嵌入式RANS/LES混合方法在槽道流動數(shù)值模擬中的應(yīng)用[J];西北工業(yè)大學(xué)學(xué)報;2015年05期

4 朱嘉偉;顏應(yīng)文;李詩;鄧遠灝;;LPP低污染燃燒室兩相噴霧燃燒性能數(shù)值研究[J];航空動力學(xué)報;2014年04期

5 張宏達;張濟民;韓超;葉桃紅;;大渦模擬研究鈍體有旋流流場的擬序結(jié)構(gòu)[J];航空學(xué)報;2014年07期

6 陳靖;劉明侯;朱e，

本文編號：2619687