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1、航空煤油RP-3充當(dāng)冷卻劑,在流經(jīng)發(fā)動(dòng)機(jī)表面的冷卻管道時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)中的熱量對(duì)燃油進(jìn)行加熱,會(huì)使得航空煤油發(fā)生氧化裂解、熱裂解,從而產(chǎn)生焦炭顆粒。焦炭顆粒隨著煤油一起流動(dòng),受到曳力、Saffman力、重力、附加質(zhì)量力等力的影響,在這些力的綜合作用下,在管壁發(fā)生沉積,從而堵塞管路,影響煤油與發(fā)動(dòng)機(jī)之間的換熱,嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)龤Оl(fā)動(dòng)機(jī)。本文基于圓形冷卻通道(2000*1.8mm)的物理模型,利用CFD-DPM方法對(duì)超臨界壓力下焦炭顆粒在冷卻管道中
2、的沉積過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值研究,用以給航空發(fā)動(dòng)機(jī)中冷卻管道內(nèi)積碳問(wèn)題做出參考。
首先,本文對(duì)豎直管中的顆粒沉積問(wèn)題進(jìn)行了研究,研究了豎直向下管中,粒徑對(duì)附加質(zhì)量力的影響規(guī)律。當(dāng)煤油溫度較低(臨界溫度以下)時(shí),附加質(zhì)量力的作用效果較強(qiáng),應(yīng)該考慮,隨著煤油溫度升高,附加質(zhì)量力的作用效果減弱,當(dāng)煤油溫度高于700K時(shí),附加質(zhì)量力的作用可以忽略。依附加質(zhì)量力的作用效果,選取煤油溫度在700K時(shí)粒徑對(duì)顆粒沉積率的影響進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)隨著粒徑的增
3、加,豎直向下管中,顆粒沉積率先升高,后降低,接著繼續(xù)升高,最后趨于穩(wěn)定,而豎直向上管焦炭顆粒沉積率隨粒徑的增大逐漸升高且趨于穩(wěn)定;煤油溫度的升高,使豎直管中10μm的顆粒沉積率升高;煤油在較高出口壓力5MPa的條件下,豎直向下管中,10、50、70、100μm的顆粒沉積率均低于低壓3MPa出口壓力下的沉積率,而30μm的顆粒在5MPa的高壓下沉積率反而更高;豎直向上管中,5MPa的高壓下,10μm的顆粒沉積率較低;入口速度的增加,使10
4、μm顆粒在豎直向下管中沉積率無(wú)明顯變化,卻使豎直向上管中沉積率升高。
其次,本文對(duì)水平圓管中的顆粒沉積規(guī)律進(jìn)行了研究,主要研究10μm的焦炭顆粒。水平圓管中,隨粒徑的增大,顆粒沉積率先升高,后逐漸趨于穩(wěn)定;煤油溫度的升高,也使得顆粒沉積率升高;相對(duì)于低壓3MPa的出口壓力,5MPa的出口壓力下,顆粒更難沉積在壁面上;煤油入口速度的升高,使得顆粒沉積率下降。
再次,本文對(duì)傾斜圓管中的顆粒沉積特性進(jìn)行了研究,主要研究10
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