纵向隔热屏三维热态流场数值模拟

摘要

本文在任意曲线坐标系统下对三种带有纵向隔热屏、外冷却通道和尾喷管的涡扇发动机加力燃烧室的三维紊流燃烧流场进行数值模拟。利用椭圆型微分方程法和区域法生成三维贴体网格，文中数学模型有紊流模型、紊流燃烧模型和辐射模型，采用k－ε双方程模型来预估紊流特性，EBU－Arrehenius和二阶矩紊流燃烧模型来估算化学反应速率，六通量辐射模型预估辐射通量，以便考虑热辐射对壁温和气流温度的影响。在非交错网格系统下采用控制容积法和混合差分格式来离散控制方程，并应用SIMPLE算法对离散方程进行求解。采用在任意曲线坐标系统下的壁面函数来处理加力燃烧室的筒体和隔热屏壁面附近区域流动。数值研究三种不同几何形状、两种进口气流参数分布、两种紊流燃烧模型等对加力室内各气流参数、隔热屏和加力室筒体壁面温度分布的影响，计算结果与试验数据比较表明：不同几何形状加力室对加力室内紊流燃烧流场的影响要比进口气流参数分布大些，正确给定进口气流参数分布较为重要，二阶矩紊流燃烧模型更适用摸拟三维紊流燃烧流动，计算方法合理，编制的计算程序可靠，可供加力燃烧室优化设计用。