旋转爆轰燃烧室性能及燃气轮机热力循环分析

摘要

旋转爆轰燃烧室因其具有体积小、燃烧效率高等特点而拥有巨大的发展潜力。然而，作为一种新型燃烧室，国内外的研究学者对于旋转爆轰燃烧室的研究仅仅处于初级阶段，对影响旋转爆轰燃烧室性能的相关因素的探究还不够深入。因此，进一步分析旋转爆轰燃烧室的流场结构以及计算旋转爆轰燃气轮机的热力循环效率对于推动旋转爆轰燃气轮机的发展具有重要意义。
　　为了深入分析旋转爆轰燃烧室的流场结构并确定燃烧室性能的影响因素，本文在旋转爆轰燃烧室的二维周向展开面上进行了数值模拟，运用显示格式的密度求解器求解二维非稳态欧拉方程，在反应过程中忽略了粘性、热传导、扩散等输运效应的影响，燃烧室的燃料选用的是与工程实际较为相符的甲烷/空气预混气。本文的具体工作如下：
　　1．在旋转爆轰燃烧室的二维周向展开面上进行数值计算，对旋转爆轰燃烧室的流场结构进行了分析：爆轰波在传播过程中存在一定的周期性，并且旋转爆轰波的频率高于脉冲爆轰一个量级，这可以提供更加平稳的做功能力；
　　2．在数值模拟过程中探究了各边界条件对旋转爆轰燃烧室性能的影响，研究结果表明：燃烧室的增压比会随着燃烧室进口压力的提高出现先增大后减小的趋势，增压比最高可达2.79；增压比会随着燃烧室进口来流温度和燃烧室轴向长度的增加而逐渐降低；
　　3．研究了当量比对旋转爆轰燃烧室性能的影循环热效率。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1研究背景与目的

1.2连续旋转爆轰发动机研究进展

1.3本文的主要研究内容

第2章 数学模型与计算方法

2.1控制方程

2.2燃烧模型

2.3求解方法及模型验证

2.4 本章小结

第3章 边界条件对旋转爆轰燃烧室性能的影响

3.1 模型与计算方法

3.2 边界条件对旋转爆轰燃烧室性能的影响

3.3 旋转爆轰燃烧室的特性分析

3.4 本章小结

第4章 当量比对旋转爆轰燃烧室的影响

4.1 计算方法

4.2 旋转爆轰燃烧室贫燃熄火过程分析

4.3 当量比对旋转爆轰燃烧室的影响

4.4 本章小结

第5章 旋转爆轰燃气轮机性能分析

5.1 以CH4为燃料的旋转爆轰燃烧室预测模型

5.2 旋转爆轰燃气轮机热力循环

5.3 旋转爆轰燃气轮机循环方案设计

5.4 旋转爆轰燃气轮机变工况循环分析

5.5 本章小结

结论

参考文献

致谢