圓盤(pán)鈍體先進(jìn)旋渦燃燒室湍流流動(dòng)的數(shù)值模擬.pdf

1、為進(jìn)一步提高燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室燃燒穩(wěn)定性、降低污染物排放，美國(guó)Ramgen公司提出了一種新概念燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室：先進(jìn)旋渦燃燒室(Advanced vortex combustor，簡(jiǎn)稱(chēng) AVC)，該燃燒室具有火焰穩(wěn)定方式獨(dú)特、燃燒效率高、污染物排放低等特點(diǎn)受到廣泛關(guān)注，且目前尚處于技術(shù)探索階段，本文通過(guò)數(shù)值模擬對(duì)AVC在冷態(tài)以及燃燒條件下的湍流流動(dòng)進(jìn)行了研究。
　　冷態(tài)條件下，為確定能夠使 AVC實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定燃燒的最佳鈍體結(jié)構(gòu)參數(shù)，對(duì)凹腔流

2、場(chǎng)及燃燒室出口截面總壓損失系數(shù)進(jìn)行了數(shù)值模擬，結(jié)果表明：前圓盤(pán)鈍體半徑R1=35mm，后圓盤(pán)鈍體的半徑R2滿(mǎn)足當(dāng)量比R2/R1=0.6，兩圓盤(pán)鈍體之間的距離即凹腔長(zhǎng)度 S1滿(mǎn)足當(dāng)量比 S1/R1=0.8，這種工況下的鈍體結(jié)構(gòu)參數(shù)組合可以保證總壓損失最小，且凹腔內(nèi)旋渦最穩(wěn)定。相比于圓盤(pán)鈍體的半徑及凹腔長(zhǎng)度，圓盤(pán)鈍體的厚度對(duì)燃燒室總壓損失的影響較小。
　　在雙圓盤(pán)鈍體 AVC最佳結(jié)構(gòu)（R2/R1=0.6，S1/R1=0.8）基礎(chǔ)上，引

3、入第三個(gè)圓盤(pán)鈍體，形成三鈍體雙凹腔AVC，對(duì)其流動(dòng)特性進(jìn)行冷態(tài)數(shù)值模擬，結(jié)果表明當(dāng)?shù)谌龍A盤(pán)鈍體的半徑R3滿(mǎn)足當(dāng)量比R3/R1=0.6，第二凹腔長(zhǎng)度S2滿(mǎn)足S2/R1=0.8時(shí)，三鈍體 AVC流場(chǎng)較好、旋渦結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、總壓損失較低。鈍體后旋渦大小與鈍體半徑有關(guān)，鈍體半徑越大渦就越大，而與第三鈍體厚度關(guān)系較小。
　　在確定的最佳鈍體結(jié)構(gòu)參數(shù)基礎(chǔ)上，通過(guò)改變來(lái)流速度，研究不同來(lái)流速度對(duì)旋渦燃燒室流動(dòng)特性的影響，結(jié)果表明：AVC的總壓損失隨

4、著來(lái)流速度的增大而增大，而且在不同來(lái)流速度下，產(chǎn)生的旋渦基本不變，保持穩(wěn)定，表明 AVC具有很強(qiáng)的凹腔穩(wěn)焰能力。當(dāng)來(lái)流速度合適時(shí)，AVC可以在較低的總壓損失情況下實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定燃燒。
　　在三圓盤(pán)鈍體 AVC冷態(tài)流動(dòng)數(shù)值模擬的基礎(chǔ)上，選用甲烷作為燃料，對(duì)其湍流燃燒進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，通過(guò)改變當(dāng)量比、進(jìn)口溫度和進(jìn)氣速度來(lái)研究它們對(duì)AVC的影響規(guī)律。結(jié)果表明：進(jìn)氣速度對(duì)三圓盤(pán)鈍體AVC的影響很小，而采取提高進(jìn)口溫度和選用較小當(dāng)量比的燃燒方案，對(duì)三