直射流穩(wěn)焰技術(shù)及其燃燒室設(shè)計方法研究.pdf

1、隨著航空技術(shù)的發(fā)展，微型和小型渦輪發(fā)動機的應(yīng)用日益廣泛，作為發(fā)動機的核心部件的燃燒室，必須提高其設(shè)計水平。燃燒室設(shè)計水平的提升需要加深對燃燒室內(nèi)部流動和燃燒現(xiàn)象的理解和借助先進的設(shè)計手段。因此，本文針對微型和小型燃燒室，從火焰穩(wěn)定機理入手，進行了直射流穩(wěn)焰技術(shù)及其燃燒室的設(shè)計方法研究，主要有以下幾方面工作：
　　1、從理論上定性分析了火焰穩(wěn)定的條件，并通過數(shù)值計算和可視化的試驗手段分析了微型蒸發(fā)管式燃燒室的火焰穩(wěn)定機理，結(jié)果表明合

2、理設(shè)計火焰筒頭部孔射流的位置和強度在燃燒室頭部形成回流區(qū)是火焰穩(wěn)定的關(guān)鍵，它充當(dāng)了點火源，并在蒸發(fā)管射流邊緣形成火焰前鋒，火焰前鋒隨燃燒室流量增大往回流核心區(qū)內(nèi)縮；火焰筒頭部溫度分布呈現(xiàn)蒸發(fā)管出口溫度低，上下回流區(qū)溫度高等特點；結(jié)合數(shù)值計算和試驗結(jié)果分別建立了微型蒸發(fā)管式燃燒室和小型環(huán)形回流燃燒室定性分析模型，并對火焰形成、發(fā)展和穩(wěn)定機理進行了分析。
　　2、對微型燃燒室初步方案設(shè)計系統(tǒng)進行了研究，基于Microsoft Exce

3、l建立了經(jīng)驗設(shè)計、一維計算和三維參數(shù)化建模三個模塊。經(jīng)驗設(shè)計模塊參考現(xiàn)有的主燃燒室設(shè)計經(jīng)驗方法，并開展試驗研究了某些設(shè)計參數(shù)對燃燒室性能的影響，以獲取相關(guān)的經(jīng)驗參數(shù)范圍，試驗結(jié)果表明增大燃燒室外環(huán)流量分配比例有利于提高燃燒效率，且隨著外環(huán)流量分配比例的增大，燃燒室出口OTDF先增大后降低；蒸發(fā)管流量分配比例K取4.5較為合理。一維計算模塊發(fā)展了基于壓力修正的流體網(wǎng)絡(luò)法計算程序。三維參數(shù)化建模模塊采用UG/GRIP語言進行開發(fā)。該初步設(shè)計

4、系統(tǒng)能有效的提高設(shè)計效率。
　　3、利用該初步設(shè)計系統(tǒng)對微型燃燒室MTE-170進行了設(shè)計，設(shè)計了單渦、對稱反向雙渦和頭部切向流三種不同頭部方案，在數(shù)值計算的指導(dǎo)和改進下，結(jié)果表明這三種方案都滿足了設(shè)計要求，燃燒效率都達到96％以上，總壓恢復(fù)系數(shù)都達到95%以上。
　　4、通過數(shù)值模擬，比較了兩種環(huán)形回流燃燒室A和B，燃燒室B有大彎管結(jié)構(gòu)而A沒有，結(jié)果表明燃燒室B性能優(yōu)于燃燒室A的性能。在此基礎(chǔ)上，保持燃燒室A的進出口尺寸和