燃烧环对涡轮叶间燃烧室性能影响的研究

摘要

为提高航空燃气涡轮发动机的推进效率，并实现低排放，提出一种基于涡轮内补燃增推循环的超紧凑燃烧室——涡轮叶间燃烧室(TurbineInter-vaneBurner，简称TIB)。它是一种新概念研究方法——三凹结构方案：周向燃烧凹环、多点离散式稳焰凹腔、叶背径向凹槽，建立径向稳焰、周向燃烧、轴向流动的构想，实现凹腔富油预燃稳焰区、凹环掺混主燃区、凹槽副燃区有层次的三区梯度组织的高效燃烧，改善了掺混效果并延长了燃烧滞留时间。
　　本文采用数值模拟的方法进行分析计算，首先建立一个基础模型，分析了基础模型的流场、温度场、部分组分浓度分布、排放物、压力损失、燃烧效率；其次，分析比较了基础模型在五种不同工况下的燃烧效果；最后，分析了几何结构对燃烧效果的影响，主要通过改变凹腔结构、二次气入射角度和增加凹腔带射流驻涡结构来进行分析。通过分析燃烧室内流场、部分组分浓度分布、温度场、污染物排放量、压力损失以及燃烧效率，来寻找一个燃烧效果最佳的几何结构。计算结果表明，高流量高压力工况、凹腔宽度为16mm、二次气入射角度为45°与55°组合时，燃烧性能最好，而增加凹腔带射流驻涡结构对燃烧效果影响不大。这为后续实验奠定了一定的基础。

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注释表

缩略词

第一章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 涡轮叶间燃烧室的研究现状

1.3 研究内容

第二章 基本理论

2.1 驻涡燃烧室

2.2 涡轮级间燃烧室

2.3 超紧凑燃烧室

2.4 燃烧室设计参数

2.5 数学模型

第三章 TIB几何模型及物理模型

3.1 几何模型

3.2 物理模型

3.3 结构化网格

3.4 边界条件

3.5 几何结构变化情况

第四章 基础模型的计算结果分析

4.1 网格独立性验证

4.2 LMLP工况结果分析

4.3 其他工况计算结果

4.4 与文献结果对比

4.5 小结

第五章 燃烧环结构对TIB燃烧性能的影响

5.1 凹腔结构对TIB燃烧性能的影响

5.2二次气流入射角对TIB燃烧性能的影响

5.3凹腔带射流驻涡结构对TIB燃烧性能的影响

第六章 结论与展望

6.1 本论文主要研究结果与结论

6.2 本论文的创新点

6.3 下阶段工作展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文

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