湍流燃燒模型在航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室中的應(yīng)用研究.pdf

1、為了研究航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室中湍流與燃燒之間相互作用對(duì)燃燒流場(chǎng)與污染物生成的影響，本文分別對(duì)雙級(jí)軸向旋流器模型燃燒室、雙級(jí)軸向旋流器環(huán)形燃燒室以及斜切徑向旋流器環(huán)形燃燒室等三種雙旋流航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室三維兩相湍流燃燒整體流場(chǎng)與污染物排放進(jìn)行了數(shù)值模擬。發(fā)展了自主開(kāi)發(fā)的燃燒室數(shù)值分析軟件AGTCNS，研究不同湍流燃燒模型、進(jìn)口條件以及火焰筒頭部結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)雙旋流燃燒室冷態(tài)和熱態(tài)流場(chǎng)的影響。編制了火焰面數(shù)據(jù)庫(kù)生成程序，用于生成不同進(jìn)口工況和化學(xué)反應(yīng)

2、機(jī)理下的火焰面數(shù)據(jù)庫(kù)；編制火焰面模型與燃燒流場(chǎng)計(jì)算程序的耦合模塊；使該軟件能用于模擬單步與多步化學(xué)反應(yīng)機(jī)理的湍流燃燒流場(chǎng)，并可采用多維經(jīng)驗(yàn)分析法或是結(jié)合了多步反應(yīng)機(jī)理的火焰面模型對(duì)燃燒室污染物排放進(jìn)行了預(yù)測(cè)。
　　為了提高自主開(kāi)發(fā)的燃燒室結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格生成軟件AGTCGG的通用性，本文對(duì)該軟件加以發(fā)展。編制了雙級(jí)軸向與斜切徑向旋流器的網(wǎng)格生成程序，并將其添加入帶有可視化功能的AGTCGG軟件中?？紤]到燃燒室復(fù)雜結(jié)構(gòu)，采用微分方程與分區(qū)

3、相結(jié)合以及模塊化網(wǎng)格生成方法，生成帶突擴(kuò)擴(kuò)壓器、帽罩、旋流器、火焰筒和內(nèi)外環(huán)冷卻通道的不同雙旋流燃燒室整體網(wǎng)格。
　　為了校驗(yàn)計(jì)算方法與數(shù)學(xué)模型，采用粒子圖像測(cè)速儀(PIV)測(cè)量雙旋流燃燒室冷熱態(tài)流場(chǎng)，采用紅外熱像儀測(cè)量雙級(jí)軸向旋流器模型燃燒室火焰筒壁溫分布。此外，還進(jìn)行燃燒室出口溫度與污染物排放等驗(yàn)證試驗(yàn)，研究不同進(jìn)口溫度、油氣比以及火焰筒頭部結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)燃燒流場(chǎng)與污染物特性的影響，所得的試驗(yàn)數(shù)據(jù)用于校核計(jì)算結(jié)果。
　　為了

4、評(píng)估不同湍流燃燒模型預(yù)測(cè)燃燒室湍流燃燒的能力，數(shù)值研究不同進(jìn)口工況下 E-A、EDC、S-E以及FLM等湍流燃燒模型對(duì)三種燃燒室燃燒流場(chǎng)與污染排放的影響。各模型所得的計(jì)算值與試驗(yàn)數(shù)據(jù)較為相符，表明這些模型都可用來(lái)預(yù)測(cè)雙旋流燃燒室兩相燃燒與污染排放，但是不同湍流燃燒模型對(duì)湍流燃燒流場(chǎng)影響較大，其計(jì)算精度也有些不同，各湍流燃燒模型所得的回流區(qū)形狀、速度與溫度場(chǎng)以及出口溫度與污染物分布等都有些差別。與試驗(yàn)相比較，S-E模型與 FLM-B模型預(yù)