發(fā)布時(shí)間：2017-09-29 13:08

  本文關(guān)鍵詞：進(jìn)口畸變條件下的高效沖壓燃燒技術(shù)研究

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【摘要】：沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)與傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)相比,省去了壓氣機(jī)、渦輪等旋轉(zhuǎn)部件,因而具備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量小、成本低、飛行速度快等特點(diǎn)深受各國(guó)研究人員的重視。燃燒室是沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的核心部件,沖壓燃燒室進(jìn)口來流速度很高,油氣的摻混很困難,設(shè)計(jì)性能良好的火焰穩(wěn)定器,提高燃油的駐留時(shí)間和油氣的摻混效果對(duì)沖壓燃燒室而言是非常重要的。本文根據(jù)阻塞比0?和火焰穩(wěn)定性參數(shù)stK以及內(nèi)穩(wěn)定器的結(jié)構(gòu)參數(shù)等,最終確定了值班火焰穩(wěn)定器設(shè)計(jì)規(guī)律。首先根據(jù)沃爾沃(Volvo)燃燒驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)臺(tái)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的k??模型方法的準(zhǔn)確性進(jìn)行校驗(yàn),對(duì)比發(fā)現(xiàn)數(shù)值模擬方法有一定的準(zhǔn)確性。對(duì)二維穩(wěn)定器裙部設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)選、內(nèi)部流場(chǎng)性能進(jìn)行了研究,通過對(duì)回流區(qū)的渦心位置、速度場(chǎng)、壓力場(chǎng)和溫度場(chǎng)的分布情況,發(fā)現(xiàn):進(jìn)口速度馬赫數(shù)在0.3以下,回流區(qū)速度的大小和渦的強(qiáng)度主要受進(jìn)口速度大小的影響,回流區(qū)的渦心位置與進(jìn)口速度的大小無關(guān),進(jìn)口速度不影響穩(wěn)定器后的渦心位置分布,對(duì)于冷態(tài)渦心位置只與穩(wěn)定器結(jié)構(gòu)和回流區(qū)的相互作用有關(guān),對(duì)于熱態(tài)還要受高溫高壓燃?xì)獾臄D壓作用;速度xV極值點(diǎn)的軸向位置與回流區(qū)渦心軸向位置所在截面重合。對(duì)穩(wěn)定器齒型槽的結(jié)構(gòu)和供油系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)和研究,阻塞比0?相同時(shí),齒型槽的傾角?越大,穩(wěn)定器的燃燒效率越好;在普通齒型槽的基礎(chǔ)上,采用兩層噴嘴的設(shè)計(jì)方案的燃燒效率要比單層分布的高出10%。本文引入速度不均勻度?來描述進(jìn)口氣流的不均勻程度,進(jìn)口氣流以正弦波形式流入燃燒室,研究進(jìn)口畸變條件下,對(duì)值班火焰穩(wěn)定器性能的影響,以及齒型槽兩側(cè)流向渦的產(chǎn)生機(jī)理和流向渦對(duì)油氣的摻混作用進(jìn)行了研究。研究發(fā)現(xiàn):進(jìn)口存在畸變是通過改變穩(wěn)定器的油氣匹配,使油氣分布偏離預(yù)定的油氣比,影響燃燒效率;采用獨(dú)立供油系統(tǒng)的穩(wěn)定器,內(nèi)部油氣分布受外界干擾小,增強(qiáng)了穩(wěn)定器對(duì)進(jìn)口畸變氣流的抵抗作用,提高了燃燒效率;穩(wěn)定器對(duì)進(jìn)口沿XZ平面分布的畸變速度抵抗能力較強(qiáng),對(duì)沿XY平面分布的畸變速度抵抗能力較弱;由于齒型槽的對(duì)稱結(jié)構(gòu),在齒型槽內(nèi)、外流的兩側(cè)都產(chǎn)生了一對(duì)渦量大小相同,方向相反的流向渦,在槽同側(cè)位置流向渦方向是相同的,流向渦不僅對(duì)油氣有很好摻混效果,還提高了穩(wěn)定器對(duì)進(jìn)口沿XY平面分布的畸變速度的抵抗能力。
【關(guān)鍵詞】：值班火焰穩(wěn)定器 回流區(qū) 進(jìn)口速度畸變 油氣匹配 流向渦 燃燒效率
【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】：2015
【分類號(hào)】：V231.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-16
• 注釋表16-17
• 縮略詞17-18
• 第一章 緒論18-26
• 1.1 研究背景及意義18-20
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀20-24
• 1.2.1 國(guó)內(nèi)外對(duì)燃燒室流場(chǎng)與進(jìn)氣道出口流場(chǎng)匹配的研究現(xiàn)狀20-21
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)外對(duì)燃料與空氣摻混技術(shù)的研究現(xiàn)狀21-23
• 1.2.3 國(guó)內(nèi)外對(duì)火焰穩(wěn)定器的研究進(jìn)展23-24
• 1.3 存在的問題24
• 1.4 本文主要的研究目標(biāo)和內(nèi)容24-26
• 第二章 火焰穩(wěn)定器數(shù)值模擬方法研究26-40
• 2.1 數(shù)值模擬方法的基本理論26-30
• 2.1.1 標(biāo)準(zhǔn)k -ε 數(shù)值模擬方法的簡(jiǎn)單介紹27
• 2.1.2 對(duì)標(biāo)準(zhǔn)k -ε數(shù)值模擬方法進(jìn)行校驗(yàn)27-30
• 2.2 燃燒模型反應(yīng)速率對(duì)火焰前鋒的影響30-34
• 2.2.1 反應(yīng)參數(shù)不變時(shí)火焰前鋒隨進(jìn)口速度的變化情況30-31
• 2.2.2 反應(yīng)參數(shù)改變時(shí)火焰前鋒隨進(jìn)口速度的變化情況31-32
• 2.2.3 火焰前鋒與反應(yīng)速率的關(guān)系32-34
• 2.2.4 火焰前鋒發(fā)生變化的根本原因34
• 2.3 對(duì)LES計(jì)算方法的研究和應(yīng)用34-39
• 2.3.1 大渦模擬理論的簡(jiǎn)單介紹34-36
• 2.3.2 大渦模擬在冷態(tài)數(shù)值模擬的應(yīng)用36-37
• 2.3.3 LES得到的瞬態(tài)場(chǎng)的速度流線分布和Q-criterion卡門渦街37-38
• 2.3.4 LES得到的壓力和速度的平均流場(chǎng)38
• 2.3.5 數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)的校驗(yàn)38-39
• 2.3.6 LES在熱態(tài)數(shù)值模擬的應(yīng)用39
• 2.4 本章小結(jié)39-40
• 第三章 值班火焰穩(wěn)定器方案設(shè)計(jì)和優(yōu)化40-62
• 3.1 值班穩(wěn)定器的設(shè)計(jì)方法40-45
• 3.1.1 穩(wěn)定器的設(shè)計(jì)思路40
• 3.1.2 阻塞比ε_(tái)0和穩(wěn)定性參數(shù)K_(st)的內(nèi)在聯(lián)系40-41
• 3.1.3 內(nèi)穩(wěn)定器的夾角α_0 和長(zhǎng)度L的設(shè)計(jì)41-42
• 3.1.4 內(nèi)穩(wěn)定器前緣半徑的設(shè)計(jì)方法42-43
• 3.1.5 外部穩(wěn)定器形狀及尺寸的設(shè)計(jì)43-44
• 3.1.6 阻塞比ε_(tái)0的校正44
• 3.1.7 穩(wěn)定器供油方案的設(shè)計(jì)44-45
• 3.2 多方案火焰穩(wěn)定器的優(yōu)選和性能分析45-55
• 3.2.1 值班火焰穩(wěn)定器裙部的初步設(shè)計(jì)方案45-46
• 3.2.2 火焰穩(wěn)定器冷態(tài)和熱態(tài)流場(chǎng)的分析46-47
• 3.2.3 冷、熱態(tài)回流區(qū)渦心位置的統(tǒng)計(jì)方法47-48
• 3.2.4 不同穩(wěn)定器裙部長(zhǎng)度的設(shè)計(jì)方案48
• 3.2.5 對(duì)四種穩(wěn)定器方案渦心位置進(jìn)行對(duì)比分析48-49
• 3.2.6 外穩(wěn)定器裙部長(zhǎng)度相同，內(nèi)裙長(zhǎng)度不同時(shí)49-50
• 3.2.7 內(nèi)部穩(wěn)定器裙部長(zhǎng)度相同，外裙長(zhǎng)度不同時(shí)50
• 3.2.8 四種不同穩(wěn)定器冷、熱態(tài)的軸向速度V_x分布50-52
• 3.2.9 Ma=0.2 時(shí)冷熱態(tài)四種不同穩(wěn)定器的軸向速度V_x分布52-53
• 3.2.10 穩(wěn)定器后的靜壓分布53-54
• 3.2.11 穩(wěn)定器后的溫度分布54
• 3.2.12 值班火焰穩(wěn)定器優(yōu)化方案的確定54-55
• 3.3 對(duì)CASE3 方案火焰穩(wěn)定器的研究55-61
• 3.3.1 冷、熱態(tài)V_x速度場(chǎng)的分析57-58
• 3.3.2 冷、熱態(tài)壓力的分布曲線58-60
• 3.3.3 熱態(tài)溫度場(chǎng)的分析60-61
• 3.4 本章小結(jié)61-62
• 第四章 齒型后緣火焰穩(wěn)定器方案設(shè)計(jì)和研究62-77
• 4.1 齒型后緣穩(wěn)定器方案設(shè)計(jì)62-66
• 4.1.1 不同齒型槽后緣傾角的方案的性能對(duì)比63-65
• 4.1.2 不同齒型槽結(jié)構(gòu)方案的性能對(duì)比65-66
• 4.2 三維槽穩(wěn)定器的靜壓對(duì)比66-68
• 4.3 穩(wěn)定器供油系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)68-75
• 4.3.1 不同內(nèi)穩(wěn)定器供油量對(duì)燃燒性能的影響69-70
• 4.3.2 主流路供油量不同對(duì)燃燒效率的影響70-71
• 4.3.3 不同噴油速度對(duì)燃燒性能的影響71-72
• 4.3.4 改變主流區(qū)燃油的噴射位置72-74
• 4.3.5 噴油點(diǎn)不同供油量的性能對(duì)比74-75
• 4.4 本章小結(jié)75-77
• 第五章 進(jìn)口畸變氣流對(duì)穩(wěn)定器性能的影響77-94
• 5.1 進(jìn)口不均勻速度分布研究77-79
• 5.1.1 速度不均勻度的定義77
• 5.1.2 燃燒室進(jìn)口畸變氣流的速度分布77-79
• 5.2 進(jìn)口畸變條件下的數(shù)值模擬79-88
• 5.2.1 馬赫數(shù)Ma為 0.3 條件下的進(jìn)口畸變速度模擬79-80
• 5.2.2 進(jìn)口馬赫數(shù)為 0.3，畸變速度對(duì)油氣分布和溫度場(chǎng)的影響80-82
• 5.2.3 Ma為 0.3， a 為 1.2 時(shí)，，畸變速度在對(duì)稱面處的速度分布82-83
• 5.2.4 馬赫數(shù)Ma為 0.2 條件下的進(jìn)口畸變數(shù)值模擬83-85
• 5.2.5 進(jìn)口畸變條件下回流區(qū)渦心位置分布85-86
• 5.2.6 三維有/無齒型槽穩(wěn)定器的燃燒效率對(duì)比86-88
• 5.3 穩(wěn)定器流向渦的結(jié)構(gòu)特性88-93
• 5.3.1 流向渦的演變過程89
• 5.3.2 流向渦的分布89-90
• 5.3.3 流向渦產(chǎn)生的原因90
• 5.3.4 流向渦的方向判定90-91
• 5.3.5 流向渦的強(qiáng)度分析91
• 5.3.6 齒型槽內(nèi)流流向渦的變化91-92
• 5.3.7 齒型槽內(nèi)流流向渦的大小變化92-93
• 5.4 本章小結(jié)93-94
• 第六章 總結(jié)與展望94-96
• 6.1 全文總結(jié)94-95
• 6.2 展望與建議95-96
• 參考文獻(xiàn)96-99
• 致謝99-100
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文100

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1 王家驊;一個(gè)預(yù)燃式火焰穩(wěn)定器的穩(wěn)定機(jī)理研究[J];工程熱物理學(xué)報(bào);1981年04期

2 顧潔偉,王應(yīng)時(shí),高麗君,張長(zhǎng)梅;V型火焰穩(wěn)定器上、下游可壓縮湍流場(chǎng)的理論與實(shí)驗(yàn)研究[J];工程熱物理學(xué)報(bào);1985年02期

3 徐行,林星山,寧i

本文編號(hào)：942170