航空發(fā)動(dòng)機(jī)二維模型燃燒室中碳黑顆粒生成數(shù)值模擬.pdf

1、碳黑顆粒是燃料燃燒時(shí)不可避免的產(chǎn)物，它是一種由各種大分子物質(zhì)團(tuán)聚而成的大氣顆粒污染物。碳黑顆粒的排放會(huì)給人體健康帶來很大的危害，會(huì)引起一系列的大氣環(huán)境效應(yīng)。航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室內(nèi)部燃燒時(shí)也會(huì)產(chǎn)生碳黑顆粒，而且碳黑顆粒在燃燒室內(nèi)部的輻射，會(huì)影響燃燒數(shù)值模擬的精確度，特別是對(duì)火焰溫度和壁面溫度的影響較明顯。 為了了解碳黑顆粒在航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室內(nèi)部的分布情況，本文從碳黑顆粒生成詳細(xì)機(jī)理和詳細(xì)模型出發(fā)，首先使用基于正庚烷的詳細(xì)化學(xué)反應(yīng)機(jī)理

2、對(duì)燃燒流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬，得到影響碳黑顆粒生成的主要組分的濃度分布，并考慮了不同余氣系數(shù)對(duì)組分生成情況的影響；然后使用碳黑顆粒生成詳細(xì)模型對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)中碳黑顆粒生成情況進(jìn)行數(shù)值模擬，得到同一時(shí)間不同截面上碳黑顆粒尺寸分布情況。本文采用 雙方程模型來預(yù)估湍流特性，EDC湍流燃燒模型來估算化學(xué)反應(yīng)速率，四通量輻射模型來預(yù)估輻射通量，采用PSR模塊來處理復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)項(xiàng)，采用矩模型來處理碳黑顆粒尺寸分布情況。用CHEMKIN軟件的機(jī)理編譯器生成機(jī)

3、理連接文件供FORTRAN計(jì)算程序調(diào)用，計(jì)算過程中調(diào)用了CHEMKIN軟件的API函數(shù)來處理復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)的相關(guān)項(xiàng)。在交錯(cuò)網(wǎng)格系統(tǒng)下采用控制容積法來離散控制方程，并用SIMPLE算法對(duì)離散方程進(jìn)行求解。采用任意曲線坐標(biāo)系統(tǒng)下的壁面函數(shù)來處理燃燒室壁面附近區(qū)域的流動(dòng)。 本文計(jì)算了4種不同余氣系數(shù)下不同截面上碳黑顆粒尺寸分布情況，同時(shí)考慮了不同工況對(duì)碳黑顆粒尺寸分布的影響。本文將數(shù)值模擬結(jié)果同射流火焰碳黑顆粒分布情況進(jìn)行了類比，分析