駐渦燃燒室流動特性的冷態(tài)數(shù)值研究.pdf

1、在旋轉沖壓發(fā)動機中，駐渦燃燒室工作于旋轉沖壓壓縮轉子產生的高壓、高速進氣條件下，其燃燒穩(wěn)定性、燃料適應性、燃燒效率、排放性能等都急待研究。對駐渦燃燒室(Trapped Vortex Combustor，簡稱為TVC)幾何參數(shù)和氣動結構以及流場有細致而清晰的了解和認識，將有助于實現(xiàn)旋渦穩(wěn)定火焰的思想。本文以優(yōu)化TVC幾何結構為目標，研究TVC的幾何結構及其流場信息，從火焰穩(wěn)定和旋渦穩(wěn)定火焰對流場流動特性的影響出發(fā)，分析TVC的流場結構和性

2、質。
　　 首先，在駐渦腔無氣體噴射時，采用定常方法研究中心鈍體式TVC幾何結構與尺寸、單鈍體TVC的鈍體結構形式、主流速度、鈍體堵塞比，以及前、后鈍體間距的影響。前鈍體結構形式包括前鈍體頭部形狀、流向長度和后端面形狀；后鈍體結構形式包括后鈍體形狀、寬度和流向長度。研究發(fā)現(xiàn)，67％的鈍體堵塞比下可以獲得最佳流場結構，TVC駐渦腔內的氣體流動狀況最有利于形成穩(wěn)定的氣流流動區(qū)域。此時，最佳鈍體配置方式為前鈍體為圓形頭部，流向長度為前

3、鈍體寬度的50％，后端面采用中心凸起結構形式，而后鈍體采用長方體結構形式，寬度為前鈍體的73％，流向長度為15～20 mm，前后鈍體間距為前鈍體寬度60％。
　　 駐渦腔有氣體噴射的TVC流場的研究也采用定常計算方法，分別研究了后鈍體噴孔位置、噴孔直徑、噴射速度、噴射角度的影響，以及設置噴射后鈍體寬度與當量氣動寬度之間的變化和依存關系。通過計算發(fā)現(xiàn)，前鈍體噴孔最佳位置為前鈍體后端面中心處，后鈍體噴孔最佳位置位于最靠近主流的駐渦腔

4、邊緣處；最佳噴孔直徑比例關系為前鈍體噴孔為后鈍體噴孔的3倍。前鈍體噴射速度對駐渦腔流動影響較大，后鈍體噴射角度為向駐渦腔內側偏轉70°時形成有利于穩(wěn)定駐渦腔氣流流動穩(wěn)定的流動條件。
　　 最后，進行無駐渦腔氣體噴射和有駐渦腔氣體噴射兩種情況下的非定常計算，研究駐渦腔隨時間進程的流動特性。結果表明：駐渦腔未設置噴射時，駐渦腔內存在一組穩(wěn)定的旋渦，旋渦的均勻性和穩(wěn)定性在駐渦腔設置氣體噴射后得以加強。駐渦腔旋渦的穩(wěn)定為形成和穩(wěn)定將為燃