本文的研究對象為一種新構型的短螺旋燃燒室,其最基本的特點為燃燒室的頭部沿著發(fā)動機主軸線向周向傾斜了一定的角度,從而形成一種非軸向進氣的結構。這種結構具有縮短發(fā)動機軸向長度、減少渦輪入口導葉數(shù)量和折轉角、降低氣動損失和所需渦輪冷卻空氣量的潛力。然而,由于短螺旋燃燒室的頭部傾斜了一定角度,相鄰頭部的交界處增加了一段具有一定長度的側壁面,其長度與頭部傾斜角呈正相關。此時,燃燒室的旋流一側受到側壁面的約束,而另一側卻是非受限的,從而使燃燒室體現(xiàn)出單側受限的旋流流動特征。為了對短螺旋燃燒室內的單側受限旋流流動規(guī)律有更加深入且系統(tǒng)的認識,采用雷諾平均數(shù)值模擬、大渦模擬和實驗對其進行了研究,相關研究內容總結如下:1)本文首先采用定常的雷諾平均數(shù)值模擬對七個不同頭部安裝角的燃燒室的流場進行分析,發(fā)現(xiàn)隨著頭部安裝角的增加,旋流器下游回流區(qū)出現(xiàn)常規(guī)模態(tài)、單渦模態(tài)、臨界模態(tài)和雙渦模態(tài)。常規(guī)模態(tài)時展向截面上的旋渦為對稱的環(huán)狀;單渦模態(tài)時旋渦為馬蹄狀;隨著流場逐漸變?yōu)榕R界模態(tài)和雙渦模態(tài),旋渦逐漸演化為封閉的環(huán)形。流場中出現(xiàn)不同旋渦模態(tài)及對應的旋渦形狀與氣動邊界的形成與發(fā)展有關。氣動邊界位于側壁面的下游,其可以抑... 

【文章來源】：中國科學院大學(中國科學院工程熱物理研究所)北京市

【文章頁數(shù)】：117 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

航空發(fā)動機單頭部燃燒室示意圖[1]

?幕旌希?谷忌嶄?浞鄭??彼?梢員苊?燃燒室內部出現(xiàn)局部高溫區(qū)域，從而降低熱力型NOx的生成量。中心分級燃燒室具有預燃級和主燃級，預燃級采用略富油的油氣比進行燃燒從而保證火焰的穩(wěn)定性，而主燃級采用貧油燃燒以降低NOx的生成。以上所述的新型燃燒室有些已在工業(yè)上成功應用，顯著地推動了航空發(fā)動機技術的發(fā)展。為了進一步提高航空發(fā)動機的特定性能，本文研究一種新構型的燃燒室——短螺旋燃燒室[9]，其最主要的結構特點是燃燒室頭部軸線沿發(fā)動機周向向發(fā)動機主軸線傾斜一定角度，從而形成一種非軸向進氣的結構，如圖1.2所示。圖1.2傳統(tǒng)燃燒室與短螺旋型燃燒室概念對比圖[9]Figure1.2Comparisonofconventionalcombustorsandshorthelicalcombustors[9]

燒室的結構特點，二十世紀五十年代開始就有研究者提出過相似概念的燃燒室構型并申請了專利[10-17]。在這些專利中，Hall等提出了一種徑向雙頭部的結構，并建議周向相鄰的旋流器采用反旋的結構以增強主燃區(qū)的空氣和燃油的混合[11]；Burd等考慮了頭部的不同安裝方式的可能性[13]；Buret等人提出火焰筒上開傾斜的冷卻孔以減小氣動損失[15]；Negulescu等人則對燃燒室入口處即壓氣機出口導葉和擴壓器的氣動特性進行了分析[16-17]；胡斌等則給出了短螺旋燃燒室的三維全環(huán)結構設計以及主燃孔和冷卻孔等的排布方式[18]，如圖1.3所示。圖1.3短螺旋燃燒室三維全環(huán)結構[18]Figure1.3Three-dimensionalannularconfigurationofshorthelicalcombustors[18]然而，以上所述專利主要關注于燃燒室概念和結構上的設計，并沒有指出這種非軸向進氣的結構對燃燒室流場和燃燒性能帶來的影響。2015年，B.Ariatabar根據(jù)相似分析完成了短螺旋燃燒室的�；瘻蕜t，并總結了短螺旋燃燒室設計過程中需要重點關注的幾個問題[9]：（1）擴壓器：由于壓氣機出口導葉的折轉角變小，空氣流入擴壓器時具有較大的周向速度，而軸向速度由于減速而變小，因此擴壓器內速度的攻角與傳統(tǒng)燃


本文編號：3267904