某航空发动机燃烧室天然气湿燃烧数值模拟研究

摘要

针对某型航空发动机燃烧室,探究将其改造为天然气湿燃烧低污染燃烧室的可行性。采用计算流体力学方法,研究了压力(1~2.33 MPa)、空气预热温度(510~790 K)及加湿比例(0~2.0)对温度分布、污染物排放的影响。通过Chemkin软件进行参数化计算,对全局当量比进行补偿,以确保燃烧室出口温度均达到设计值。计算结果表明:高压工况下,火焰向燃烧室出口方向延伸,导致出口径向温度分布恶化,其中,压力2.33 MPa时NO_(x)排放量是常压下的10倍;较高的空气预热温度将导致NO_(x)排放量增加,但同时可能有利于消除局部高温区;NO_(x)排放量随加湿比例的提高单调下降,但CO质量浓度表现出先降后增的趋势;无当量比补偿时NO_(x)质量浓度偏差最高达到90.7%;综合考虑NO_(x)和CO的排放特性,改造后燃烧室最佳燃料加湿比为1.5。