貧油直接噴射低排放燃燒技術(shù)研究.pdf

1、為了控制航空發(fā)動(dòng)機(jī)排放對(duì)環(huán)境造成的影響，以研制高效低排放燃燒室為背景，開(kāi)展貧油直接噴射（LDI）低排放燃燒技術(shù)的研究，進(jìn)行了單點(diǎn)、四點(diǎn)及九點(diǎn)LDI燃燒室方案設(shè)計(jì)及加工，進(jìn)行了單點(diǎn)和九點(diǎn)LDI燃燒室總壓損失和有效面積測(cè)量。采用數(shù)值模擬的方法，研究了幾種LDI燃燒室的速度分布、溫度分布、組分濃度、污染物排放等燃燒特性。獲得成果主要包括：
　　（1）根據(jù)高效低排放燃燒室技術(shù)要求，完成了單點(diǎn)、四點(diǎn)和九點(diǎn)貧油直接噴射燃燒室的方案設(shè)計(jì)，包括6

2、0°和45°兩種不同旋流角的軸向旋流器、文氏管、四點(diǎn)和九點(diǎn)陣列方式布局等，并進(jìn)行了試驗(yàn)件加工，初步測(cè)量了單點(diǎn)和九點(diǎn)LDI燃燒室的總壓損失和有效面積，獲得了總壓損失系數(shù)和有效面積隨進(jìn)口流量的變化規(guī)律。
　?。?）介紹了燃燒室數(shù)值計(jì)算所需要的守恒方程，分析了LDI燃燒室數(shù)值計(jì)算所采用的Realizable k-ε湍流模型、EDC湍流燃燒模型、PDF模型、離散型模型及NOX模型等特點(diǎn)和適應(yīng)性。進(jìn)行LDI燃燒室各試驗(yàn)件模型進(jìn)行簡(jiǎn)化，并進(jìn)行

3、網(wǎng)格劃分和邊界條件確定。
　?。?）建立了旋流器出口角分別為60°及45°順時(shí)針旋向的單點(diǎn)LDI燃燒室模型，分別設(shè)置常溫常壓及高溫高壓兩種進(jìn)口條件，以研究進(jìn)口條件及出口角對(duì)單點(diǎn)LDI燃燒室燃燒特性及NO排放特性的影響。研究結(jié)果表明：高溫高壓進(jìn)口條件下的單點(diǎn)LDI燃燒室內(nèi)流場(chǎng)軸向速度較大，使得NO排放量較低；45°單點(diǎn)LDI燃燒室燃燒溫度較高，高溫區(qū)面積較大，軸向速度較小，使得其N(xiāo)O排放量比60°單點(diǎn)LDI燃燒室高。
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4、）建立了單元體中心距不同的三組四點(diǎn)LDI燃燒室模型，分別進(jìn)行H2的燃燒模擬。研究結(jié)果表明：由于燃燒室的當(dāng)量比相同，燃燒室內(nèi)的燃燒溫度基本相同，但隨著中心間距的減小，相鄰流場(chǎng)的相互作用逐漸加強(qiáng)，軸向速度有所增加，且最小中心間距的四點(diǎn)LDI燃燒室的NO排放量顯著降低，這充分說(shuō)明了小間距對(duì)控制多點(diǎn)LDI燃燒室NO排放量的優(yōu)勢(shì)。
　?。?）建立了旋流器出口角分別為60°及45°的九點(diǎn)LDI燃燒室模型，且都有四種陣列形式，對(duì)四種陣列形式下的

5、各出口角的九點(diǎn) LDI燃燒室燃燒特性進(jìn)行數(shù)值模擬。研究結(jié)果表明：陣列分布的多點(diǎn)LDI燃燒室可以顯著減小回流區(qū)長(zhǎng)度及高溫區(qū)面積，且更有利于貧油混合氣的生成，從而有效降低NO的排放量；同向陣列分布結(jié)構(gòu)的相鄰流場(chǎng)的相交處的剪切應(yīng)力方向相反，從而加強(qiáng)了油霧破碎，更有利于貧油燃燒，從而NO排放量較低；45°九點(diǎn)LDI燃燒室流場(chǎng)相互作用較弱，使得其并沒(méi)有表現(xiàn)出多點(diǎn)結(jié)構(gòu)在控制NO排放上的優(yōu)勢(shì)。
　　研究結(jié)果為深入開(kāi)展貧油直接噴射（LDI）低排放