驻涡燃烧室冷态流场气体喷射的研究

摘要

驻涡燃烧室是20世纪90年代发展起来的一种高效、低污染、低贫熄率的新型燃烧室，其优良性能吸引国内外众多学者对其开展了深入的研究。目前为止驻涡燃烧室已经发展到第四代——高压驻涡燃烧室。 为了详细研究前、后驻体不同的喷射参数对驻涡燃烧室流场，特别是要求形成稳定驻留火焰的驻涡腔局部内流场的气体流动特性、旋涡数量、强度、稳定性、位置分布等情况的影响，以及对驻涡燃烧室整体总压损失的影响。本文对气体喷射孔布置于后驻体不同位置，前、后驻体喷射孔不同的开口孔径，前、后驻体喷射孔不同喷射马赫数三个参数的变化进行数值模拟，并详细分析了不同参数条件下驻涡燃烧室流场的流动特性和变化。 计算结果表明：由于气体喷射的加入，在驻涡腔内形成两组旋向相反、旋涡形状、分布区域等方面完全类似旋涡结构，所形成的双旋涡结构有利于火焰稳定。随着后驻体喷射孔设置位置向后驻体侧面移动，出口截面总压损失呈逐渐增大趋势，且驻涡腔内平均速度也呈下降趋势，更有利于形成定置火焰要求的低速流动条件。在前驻体喷射孔径为后驻体喷射孔径的三倍时，出口截面总压损失最小，同时驻涡腔也获得最小平均流动速度，低速旋涡状流动条件有利于形成定置火焰。相同前驻体喷射速度时，总压损失随后驻体喷射速度增加而升高；相同后驻体喷射速度条件下，总压损失随前驻体喷射速度的增大而升高，且总压损失增加速率也变大；驻涡腔内平均速度的变化受前驻体喷射速度变化的影响要远大于受后驻体喷射速度变化的影响，选择尽可能低的前驻体喷射速度，对驻涡腔内低速流动的形成具有重要意义。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1论文选题的背景和意义

1.2国内外研究概况

1.2.1国外驻涡燃烧室发展概述

1.2.2美国驻涡燃烧室研究重点工作概述

1.2.3国内驻涡燃烧室研究概况

1.3研究内容和主要工作

1.4本章小结

第2章数值模拟方法

2.1FLUENT软件简介

2.2湍流模型及选择

2.2.1湍流概述

2.2.2湍流流动的基本控制方程

2.2.3湍流模型的选择

2.2.4 Realizable k-e模型介绍

2.2.5 Realizable k-e模型的控制方程和模型常量

2.3二维计算模型

2.4计算方案的设置

2.5控制方程的离散和求解

2.6本章小结

第3章气体喷射冷态流场的分析

3.1不同喷射孔位置时的流场分析

3.1.1流线分析

3.1.2流速分析

3.1.3湍流度分析

3.1.4总压损失分析

3.1.5气动当量宽度对流场的影响

3.2不同喷射孔径时的流场分析

3.2.1流线与流速分析

3.2.2湍流度分析

3.2.3总压损失分析

3.2.4后驻体气动当量宽度和回流区长度变化

3.2.5不同喷射孔径时流场总体分析

3.2.6前驻体喷射孔径1.5mm后驻体喷射孔径0.5mm时流场分析

3.3不同喷射马赫数时的流场分析

3.3.1气体喷射量的变化

3.3.2后驻体下游回流区对总压损失的影响

3.3.3驻涡腔流速分析

3.3.4气体喷射对驻涡腔湍流度的影响

3.3.5气体喷射马赫数对驻涡腔静压的影响

3.3.6气体喷射马赫数均为0.35时流场分析

3.3.7气体喷射马赫数均为0.65时流场分析

3.4本章小结

第4章全文总结及工作展望

4.1全文总结

4.2工作展望

参考文献

致谢