基于某型燃烧室多种冷却方案对比分析

摘要

本文以某型三级旋流燃烧室火焰筒冷却方案设计参数为基础，针对多斜孔、复合角和冲击/气膜三种冷却方式开展三维数值模拟研究，在相同单位面积冷气量条件下，对比分析了流量系数和有效温比变化规律。主要结论如下：在研究范围内，多斜孔冷却气膜在第7~8排孔位置充分发展，孔径减小，有效温比明显升高、流量系数降低；随着展向倾角增大，有效温比略有降低、流量系数变化较小；随着冲击孔孔径增加，冲击/气膜冷却结构的导流环下壁面温度降低、下游壁面温度变化较小、流量系数升高；此外，冷却壁面的开孔率增大，各种结构的壁面内外压差均呈降低趋势，冷却效率变化规律不尽相同：多斜孔和复合角的冷却效率升高，而冲击/气膜的冷却效率降低。
　　在此基础上采用多斜孔、复合角和冲击/气膜冷却方式设计了7种火焰筒冷却方案，并开展了试验研究。试验研究表明：随着进口温度和油气比的升高，火焰筒壁面温度升高；随着进口速度的变大，壁温略有降低；冲击/气膜+多斜孔方案中：随冲击孔径增加，壁温明显降低；随多斜孔孔径增加，壁温变化较小；全多斜孔方案中：随着孔径的减小，壁温降低；主燃孔出流对周围及下游气膜叠加有较明显的影响；与没有展向倾角的多斜孔方案对比，复合角方案没有明显优势；若不考虑导流环壁温，第三级旋流器出流对主燃区壁面具有冷却作用。

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注释表

下标

第一章 绪 论

1.1研究背景

1.2国内外研究现状

1.3本文研究内容

第二章 单元结构数值模拟对比研究

2.1单元结构数值模拟

2.2计算结果分析

2.3几何参数调整及冷效对比分析

2.4本章小结

第三章 某型燃烧室火焰筒冷却方案研究

3.1绝热壁温数值计算

3.2初步冷却方案设计及数值模拟

3.3本章小结

第四章 某型燃烧室冷却方案设计

4.1 基本冷却结构几何参数设计

4.2火焰筒各部分冷气量分配

4.3火焰筒壁面冷却方案设计

4.4 本章小结

第五章 某型燃烧室冷却性能试验研究

5.1试验方案

5.2试验结果与分析

5.3各冷却方案对比分析

5.4方案3和方案4数值模拟与试验对比分析

5.5本章小结

第六章 总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文