對中心分級高溫升燃燒室來說,燃燒效率、出口截面壓力、出口溫度分布和NO的產(chǎn)生與排放是決定其燃燒性能的重要性能參數(shù)。針對這些參數(shù),建立一個有三級旋流器的燃燒室簡化模型,分別從摻混孔的形狀、位置、排列方式和孔間距4個方面研究摻混孔的幾何參數(shù)對燃燒室出口特性的影響。在摻混孔形狀方面設(shè)計為摻混面積相同的圓形、雨滴形和斜縫形三種方案;在摻混孔位置方面設(shè)計為距離旋流器0.180m、0.195m、0.215m的三種方案;在摻混孔排列方式方面設(shè)計為雙排對排和雙排錯排兩種方案;在摻混孔孔間距方面,基于雙排對排和雙排錯排方案,設(shè)計四個總摻混面積相同的不同孔間距方案。分別針對以上幾種設(shè)計方案,建立燃燒室簡化模型,經(jīng)過模擬計算之后,從燃燒室各個截面的溫度分布、燃燒室速度場、NO的排放、回流區(qū)大小等四個方面比較其性能的優(yōu)劣,從而對比分析摻混孔幾何參數(shù)對燃燒室出口特性的影響。研究發(fā)現(xiàn),雨滴形摻混孔對燃燒室出口溫度分布有較好的調(diào)節(jié)作用,圓形摻混孔對限制燃燒室出口NO排放有較為積極的作用;在一定范圍內(nèi),隨著摻混孔距離旋流器位置的增大,主燃區(qū)溫度會逐漸升高,NO排放量逐漸增大,燃燒室出口RTDF增大,OTDF減小,回流... 

【文章來源】：沈陽航空航天大學(xué)遼寧省

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

航空發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

圖 1-2 燃燒室結(jié)構(gòu)示意圖其中火焰筒是組織燃燒，產(chǎn)生熱能的部件，主要分為 3 個功能區(qū)：起到點(diǎn)火、穩(wěn)定火焰、高效燃燒作用的主燃區(qū)；進(jìn)一步促進(jìn)燃燒，復(fù)合解離產(chǎn)物的的補(bǔ)燃區(qū)；通過摻混氣與火焰筒內(nèi)高溫燃?xì)饣旌蟻碚{(diào)控燃燒室出口溫度的摻混區(qū)。在火焰筒壁面上會開有許多進(jìn)氣孔，按照功能和位置的區(qū)別分為主燃孔[7]，補(bǔ)燃孔，摻混孔[8]和冷卻孔[9]。這些孔對于燃燒室的燃燒性能有著重要的影響。航空發(fā)動機(jī)的飛速發(fā)展對于燃燒室的性能優(yōu)化提出了更高的要求，除了材料性能的提高以外，結(jié)構(gòu)的改進(jìn)也顯得尤為重要。高溫升，高推重比是航空發(fā)動機(jī)的發(fā)展趨勢，對提高發(fā)動機(jī)的推重比來說，最直接和有效的辦法是提高渦輪前溫度，從而提高單位推力，渦輪前溫度對應(yīng)燃燒室出口溫度，這也吻合了高溫升燃燒室[10-12]的要求。高溫升燃燒室極大的提高了燃燒室出口溫度，但是同時對于渦輪來說，將處于更惡劣的工作環(huán)境---更高的工作溫度和更高的冷卻氣溫度。截止到 2005 年，高涵道的民用航空發(fā)動機(jī)以及高推重比的國防用航空發(fā)動機(jī)已達(dá)到 1850-2050K 的進(jìn)口溫度，進(jìn)口溫度的提升，勢必導(dǎo)致理論誤差允許的范圍內(nèi)的最大熱點(diǎn)溫度偏差更高，除此之外對出口溫度場的分布的要求也進(jìn)一步提高。若偏差過高或者出口溫度場的分布與理想狀態(tài)相差較大，會導(dǎo)致

摻混孔的排列分布對于摻混孔射流深度[18-19]都有著重要的影響。航空發(fā)動機(jī)的飛速發(fā)展，民用航空作為交通工具的普及，使人們越來越注意到航空發(fā)動機(jī)的環(huán)保性問題，降低空氣和噪聲污染，延長壽命是民航發(fā)動機(jī)的主要發(fā)展方向。航空發(fā)動機(jī)的污染物排放[20-22]包括顆粒狀粉塵污染物和氣態(tài)污染物，其中氣態(tài)污染物對大氣的污染更為嚴(yán)重，其中主要包括 CO，CO2，NOx，等，在這些氣態(tài)污染物中，由于 NO 能夠破壞臭氧層，所以對于環(huán)境的破壞極大。為此，在 20 世紀(jì) 70 年代，美國NASA 就開始實(shí)施“清潔燃燒計劃”，為了大幅減少 NOX 的生成，發(fā)展了分級燃燒技術(shù)、催化燃燒室、變幾何燃燒室（VGC）和貧油預(yù)混預(yù)蒸發(fā)燃燒室（LPP）等先進(jìn)燃燒技術(shù)。傳統(tǒng)的擴(kuò)散燃燒模式中液滴的蒸發(fā)過程和燃燒過程幾乎同時發(fā)生，致使無法實(shí)現(xiàn)燃料與空氣的均勻混合，從而導(dǎo)致在燃燒過程中出現(xiàn)局部點(diǎn)高溫，從而生成 NOX[23]。而LPP 燃燒室的工作原理是燃油預(yù)先和空氣進(jìn)行充分摻混并完全蒸發(fā)，形成比較均勻的燃油混合氣然后在接近貧油熄火邊界的當(dāng)量比下燃燒，可以避免出現(xiàn)局部高溫區(qū)域并減少局部高溫燃?xì)獾耐Ａ魰r間，達(dá)到降低 NOx 排放的目的。LPP 燃燒室[24-25]幾何模型如圖1.3 所示。

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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碩士論文
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本文編號：3402143