组合式空气雾化喷嘴对燃烧性能影响的数值研究

摘要

提高燃料的燃烧热效率，降低燃烧过程产生的污染物是当前能源与环境研究中的重中之重。通过改变旋流器旋流数和结构来达到燃料的高效燃烧，降低排气污染。旋流器的发展已经从一级发展到二级、多级，多级旋流器有单级旋流器无法比拟的优势。本文通过数值模拟的方法对双旋流器燃烧室进行了研究。
　　本文参照某型航空发动机燃烧室参数，建立了单头部双旋流器燃烧室，在一定边界条件下，利用FLUENT软件，数值模拟了旋流器旋流数、叶片数及旋向对燃烧室流场、温场及排放物的影响。数值计算过程中，选择了κ-ε湍流模型、概率密度函数燃烧模型、离散坐标法辐射模型、随机轨道颗粒模型和热力型NOx生成模型，采用了压力-速度SIMPLE耦合方法数值求解。计算表明：通过一、二级旋流器的相互扰流作用，使燃油达到较好的破碎效果，燃烧比较彻底；一级旋流器主要起燃油雾化的作用，二级旋流器主要控制火焰筒头部的气流结构，所以合理匹配一、二级旋流器叶片角度对燃烧性能影响十分重要；在旋流数不变的前提下，增加叶片数使得燃油破碎更加彻底，但也不利于控制燃油轨迹；相比同向旋流器，异向旋流器能在燃烧室头部形成较大的回流区，有利于燃油的破碎、雾化和燃烧。