航空發(fā)動機內(nèi)的實際燃燒情況難以直接通過試驗測量,想要詳細了解燃燒室中的燃燒過程和流場結(jié)構(gòu),研究湍流與燃燒反應動力學之間的相互作用,預測排放物的生成,就需要采用燃料的燃燒反應機理進行數(shù)值模擬。然而航空煤油的組分復雜,目前尚未能對航空煤油中所有組分的燃燒反應進行描述。對此一種有效的解決方法就是發(fā)展包含簡單組分的模擬替代燃料,并構(gòu)建對應的化學反應機理。為了獲得一種新的RP-3航空煤油的五組分替代燃料,并了解其層流燃燒特性,本論文進行了如下工作:對國產(chǎn)RP-3航空煤油的主要物理特性進行了試驗測試,通過對航空煤油物化特性的綜合考量,選擇了平均分子量、氫碳比、十六烷值和低熱值四個參數(shù)作為主要遴選指標,并根據(jù)遴選指標初步確定了模擬替代燃料的組分。通過優(yōu)化計算得出了最優(yōu)組分配比,提出了一種新的RP-3航空煤油的五組分模擬替代燃料,包含摩爾分數(shù)為14%的正癸烷、10%的正十二烷、30%的異十六烷、36%的甲基環(huán)己烷和10%的甲苯。在定容燃燒試驗裝置中對正癸烷、正十二烷、異十六烷、甲基環(huán)己烷和甲苯五種單組分燃料進行了層流燃燒特性的試驗測試。試驗結(jié)果表明,當量比對單組分燃料火焰發(fā)展特性的影響較大;單組分燃料的層流燃燒速率隨著當量比增加呈先增大后減小的趨勢。隨著初始溫度增加或初始壓力降低,層流燃燒速率明顯降低。此外,當量比對火焰穩(wěn)定性的影響較為明顯,馬克斯坦長度隨著當量比增加逐漸減小,火焰前鋒面隨之變?yōu)椴环�(wěn)定狀態(tài);初始溫度變化對燃燒穩(wěn)定性的影響較小;而初始壓力在不同當量比下對馬克斯坦長度的影響不相同。在定容燃燒試驗裝置中對五組分模擬替代燃料進行了層流燃燒特性的試驗測試。試驗結(jié)果表明,隨著當量比從0.8增加到1.5,五組分模擬替代燃料的層流燃燒速率先增大后減小;受混合燃料中各組分的燃燒特性對溫度的敏感性差異影響,不同初始溫度下的層流燃燒速度速率在當量比1.3-1.4之間出現(xiàn)交叉;壓力升高使層流燃燒速率減小,同時層流燃燒速率的最大值對應的當量比減小。馬克斯坦長度隨當量比增大逐漸減小,火焰前鋒面變得越來越不穩(wěn)定;初始溫度變化對混合燃料火焰前鋒面不穩(wěn)定性的影響不明顯;區(qū)別于單組分燃料,混合燃料的馬克斯坦長度隨著壓力升高單調(diào)減小,并且當量比越大時這種趨勢越明顯。將五組分混合燃料的層流燃燒速率與RP-3航空煤油進行對比,發(fā)現(xiàn)結(jié)果基本吻合,說明該五組分替代燃料可以對RP-3航空煤油的燃燒特性進行較為準確的預測。
【學位單位】：沈陽航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：V312
【部分圖文】：

圖 1.1 “昆侖”發(fā)動機技高速發(fā)展的今天，能源依舊是保證物質(zhì)社會發(fā)展的基礎。伴隨著世和人口的快速增長，人類的生活與生產(chǎn)對能源的需求量日益增加，許于石油的煉化，交通中使用的燃料也以石油燃料為主。為滿足生活和生資源（如煤，石油等）被過量地開采，但自然資源的儲量是有限的，經(jīng)歷上百年的時間。目前自然資源的開采速率已經(jīng)遠遠超出其再生速資源開采量依舊居高不下，地球上儲存的煤炭資源能滿足人類 200 年

圖 1.2 全球能源消費量有害氣體的排放是影響空氣質(zhì)量的主要因素，其中，氮氧化物主要來源于燃在全球消費量最大的幾種燃料中，石油燃燒后產(chǎn)生的氮氧化物約是同等質(zhì) 2 倍、煤炭的 1.5 倍，因此在城市中，使用汽油和柴油等石油燃料的機動車是空氣中氮氧化物的主要來源。近年來，清潔燃料的推廣使地面交通的氮氧到了有效的控制，但飛行器在高空工作時將污染物直接排放在平流層的大氣種直接污染更加難于治理，隨著航空產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，航空發(fā)動機的排放可

(a) 本生燈火焰結(jié)構(gòu)簡圖[8](b) 典型的本生燈火焰圖 1.3 本生燈火焰方法測量層流燃燒速率5 年，Wu 和 Law 提出了對沖火焰法[11]，來研究拉伸作用對層流火焰的影響，而 等將對沖火焰法用于層流燃燒速率的測量[13]。對沖火焰試驗中，可燃混合氣體兩個對稱布置的噴射器噴出，在拉伸作用下，形成一組關(guān)于滯止面對稱的穩(wěn)定（如圖 1.4(a)所示），通過改變可燃氣體的流速，可以得出拉伸率為零時的層率。
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本文編號：2836959