涡喷7甲航空发动机燃烧室三维流场研究

摘要

随着航空工业的迅速发展，对航空燃气轮机的性能要求也逐步提高，并且向着高增压比、高涡轮进气温度、高推重比、低耗油率、低污染、高可靠性及长寿命的综合高性能方向发展。作为航空燃气轮机核心部件之一，燃烧室的性能研究就成为主要研究内容之一，并且在整个燃气轮机的研究中起着关键的作用。 在燃烧室的认识与研究过程中，数值模拟和试验研究方法对燃烧室基本理论与先进技术的研究发展均起到了重要的作用。特别是数值模拟的研究方法，随着计算机性能的提高以及计算技术的不断发展，其数值计算的准确性和适用性不断提高。 本文首先对燃烧室的发展及各项研究进展作了比较详尽的综述，着重介绍了燃烧室在研究、设计、计算和试验等方面出现的新发展、新技术和新理论。同时，还指出了目前燃烧室研究中所存在的困难和尚未解决的问题。为燃烧室的进一步研究做了充分的准备工作。 本文通过数值模拟研究了涡喷7甲燃气轮机燃烧室内的冷态和热态流场及其对燃烧性能的影响，分析了燃烧室内的速度分布、温度分布和浓度分布，获得了以下的规律：热态三维流场和冷态三维流场有一定的相似性，在火焰筒头部均有一个中心回流区，燃烧室内热态三维流场的中心回流区长度小于冷态中心回流区长度，二次进气的穿透深度也小于冷态时的穿透深度。 本文还对不同燃烧室结构、不同湍流模型、不同湍流燃烧模型的方案进行了对比计算，研究结果表明：具有二次进气结构的燃烧室在性能上有了很大的提高，由于二次气流的作用，改善了燃烧室的流场结构，从而获得了很好的燃烧效果；与其它几个湍流模型相比，采用RNGк-ε湍流模型的方案取得了更好的计算结果；选用涡耗散和涡耗散概念模型能很好的描述燃烧室内的燃烧反应。 本文工作包括涡喷7甲发动机燃烧室实验台的建设，以用于燃烧室教学和燃烧室的基础研究。为便于数值模拟与试验结果进行对照，本文提出了一种采用计算流体力学(CFD)计算旋流燃烧室内各个流道流量分配的方法。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

第2章燃烧室流场数值模拟研究概况

第3章涡喷7甲燃烧室流场的数值模拟

第4章燃烧室流场试验研究

第5章实验研究与数值研究对照

结论与未来工作展望

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

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