加力燃燒室中聲、渦和火焰相互作用的特性研究.pdf

1、不穩(wěn)定燃燒與燃燒室內(nèi)的多種因素有關(guān)，其中最主要的就是聲（壓力脈動(dòng)）、渦和火焰相互作用引起的燃燒不穩(wěn)定。本文以某型航空發(fā)動(dòng)機(jī)加力燃燒室為研究對象，采用數(shù)值模擬方法對加力燃燒室中聲、渦和火焰的相互作用的特性進(jìn)行了研究，本文完成的主要內(nèi)容及獲得的結(jié)論如下：
　　1.原型加力燃燒室簡化和計(jì)算方法正確性驗(yàn)證。1）根據(jù)穩(wěn)定器前馬赫數(shù)相似原則，在原型加力燃燒室?guī)缀谓Y(jié)構(gòu)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，確立一個(gè)較為簡化的加力燃燒室方案；2）使用與本文相同的計(jì)算方法對

2、模型加力燃燒室熱聲耦合特性進(jìn)行數(shù)值模擬，并與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比，計(jì)算誤差在10％以內(nèi)。
　　2.加力燃燒室冷態(tài)流場特性研究。首先，通過非穩(wěn)態(tài)計(jì)算，分析了旋渦脫落過程和旋渦脫落對流場動(dòng)態(tài)壓力脈動(dòng)的影響。其次，在進(jìn)口處施加低、中、高頻三種擾動(dòng)聲波，觀察其對加力燃燒室內(nèi)不同位置壓力脈動(dòng)和旋渦脫落頻率的影響，得出加力燃燒室聲（壓力脈動(dòng)）和渦的相互作用規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn)：1）進(jìn)口條件發(fā)生變化時(shí)，渦的脫落頻率也隨之變化，并且和穩(wěn)定器升力的脈動(dòng)頻率以

3、及渦核位置的壓力脈動(dòng)頻率相同；2）旋渦脫落時(shí)，加力燃燒室流場壓力脈動(dòng)幅值在回流區(qū)達(dá)到了最大值，為進(jìn)口總壓的1.3%；3）隨著擾動(dòng)聲波頻率增加，旋渦脫落頻率和加力燃燒室壓力脈動(dòng)頻率先增大后減小，在20Hz時(shí)最大，壓力脈動(dòng)幅值先減小后增大，在20Hz時(shí)最小，即加力燃燒室中旋渦脫落造成的壓力脈動(dòng)對進(jìn)口低頻擾動(dòng)最為敏感；4）隨著擾動(dòng)聲波振幅增加，旋渦脫落頻率和加力燃燒室壓力脈動(dòng)頻率增大，壓力脈動(dòng)幅值減小。
　　3.加力燃燒室熱態(tài)燃燒特性研

4、究。在加力燃燒室冷態(tài)流場計(jì)算的基礎(chǔ)上，采用12組分10步化學(xué)反應(yīng)機(jī)理，通過改變當(dāng)量比、進(jìn)氣速度、噴嘴位置和在進(jìn)口處施加擾動(dòng)聲波，研究加力燃燒室熱態(tài)時(shí)聲（壓力脈動(dòng)）、渦和火焰的相互作用規(guī)律。結(jié)果表明：1）隨著旋渦的周期性脫落，加力燃燒室穩(wěn)定器后的火焰結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)有規(guī)律地周期性抖動(dòng)，且二者的頻率相同；2）當(dāng)量比、進(jìn)氣速度和噴嘴位置變化時(shí)，加力燃燒室的旋渦脫落頻率、壓力脈動(dòng)和放熱脈動(dòng)頻率三者變化趨勢相同；3）貧油時(shí)當(dāng)量比增加，壓力脈動(dòng)和放熱脈動(dòng)振