【摘要】：論文以航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室火焰筒冷卻需求為依據(jù),針對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)火焰筒內(nèi)外側(cè)壓差小的燃燒室火焰筒壁面冷卻及異型擾流層板-狹縫氣膜冷卻等問題展開研究。主要基于發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的真實(shí)工況,取環(huán)形燃燒室研究對(duì)象,對(duì)燃燒室火焰筒壁面進(jìn)行傳統(tǒng)槽縫氣膜冷卻、多直孔氣膜冷卻及多斜孔氣膜冷卻三種冷卻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),對(duì)各個(gè)冷卻結(jié)構(gòu)燃燒室的燃燒、流動(dòng)、傳熱進(jìn)行三維模擬仿真,得出:多種冷卻結(jié)構(gòu)中,多直孔冷卻結(jié)構(gòu)和多斜孔冷卻結(jié)構(gòu)代替?zhèn)鹘y(tǒng)氣膜冷卻結(jié)構(gòu),其所需冷卻氣量下降高達(dá)34%;多斜孔冷卻結(jié)構(gòu)及多直孔冷卻結(jié)構(gòu)的火焰筒壁面溫度梯度與傳統(tǒng)槽縫氣膜冷卻結(jié)構(gòu)相比,有了大幅度的下降;與多直孔冷卻結(jié)構(gòu)相比,多斜孔冷卻方案其流阻更小,冷卻效率更高�；赥BCC火焰筒復(fù)雜熱載荷,探索新的冷卻方式,取火焰筒壁面的一個(gè)小的單元體,開展了異型擾流層板-狹縫氣膜冷卻結(jié)構(gòu)的流動(dòng)傳熱特性研究。該異型擾流層板以三種擾流柱形狀、兩種擾流柱布置方式、三個(gè)沖擊孔直徑以及兩個(gè)冷氣出口傾斜角為設(shè)計(jì)要素,采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)9種異型擾流層板,通過數(shù)值模擬計(jì)算的方法掌握其流動(dòng)傳熱特性。研究表明:該層板冷卻結(jié)構(gòu)前端沖擊冷卻區(qū)域的換熱較強(qiáng);隨著流向距離的增加,擾流柱通道內(nèi)的換熱逐漸減弱;從層板冷卻結(jié)構(gòu)的絕熱氣膜冷卻效率來看,圓形擾流柱的最高,菱形擾流柱的次之,梅花形擾流柱的最低;同時(shí),絕熱氣膜冷卻效率隨著進(jìn)氣口直徑的增大而增大,并且30?冷氣出口傾斜角度的較45?時(shí)的高。
【圖文】：

如圖1.1 所示，它是由燃燒室機(jī)匣、擴(kuò)壓器、旋流器、帽罩、擋濺盤、套筒、燃油噴嘴和火焰筒等部分組成的；在火焰筒壁面上分別開有若干個(gè)主燃孔、摻混孔以及氣膜孔。它的工作原理為：當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，經(jīng)壓氣機(jī)增壓后的空氣經(jīng)突擴(kuò)擴(kuò)壓器減速增壓后分兩股氣流進(jìn)入燃燒室。一部分空氣經(jīng)火焰筒頭部的氣膜孔和旋流器進(jìn)入火焰筒，另一部分空氣進(jìn)入燃燒室機(jī)匣和火焰筒之間的通道，通過火焰筒壁上的氣膜孔、主燃孔和摻混孔進(jìn)入火焰筒。從頭部氣膜孔和旋流器進(jìn)入火焰筒的空氣和主燃孔以及主燃孔前的氣膜孔進(jìn)入的空氣直接參與燃燒；從主燃孔后火焰筒壁上的氣膜孔和摻混孔進(jìn)入的空氣用來冷卻壁面和調(diào)整火焰筒出口的溫度分布。燃油通過噴霧裝置噴射進(jìn)入燃燒室火焰筒內(nèi)，通過油霧汽化后與高溫高壓空氣發(fā)生劇烈的物理化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生很高的燃?xì)鉁囟�，這使火焰筒壁面承受著很高的對(duì)流和輻射熱負(fù)荷，從而使壁溫升高，壁溫過高會(huì)導(dǎo)致火焰筒出現(xiàn)變形和損傷。

氣膜冷卻原理示意圖
【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】：2019
【分類號(hào)】：V231

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本文編號(hào)：2697972