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非旋空气对分级贫油直喷燃烧室流动和雾化影响的实验研究
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作者 莫仪然 蔡延青 +4 位作者 刘富强 王凯兴 刘存喜 穆勇 徐纲 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期152-161,共10页
针对中心分级贫油直接喷射燃烧室头部,采用粒子图像测速技术、平面激光Mie散射技术以及粒径测量技术,对比研究了非旋流空气与旋流空气四种不同的进气比例对燃烧室流动特性、喷雾特性以及燃油粒径分布特征的影响。研究发现:在常温常压状... 针对中心分级贫油直接喷射燃烧室头部,采用粒子图像测速技术、平面激光Mie散射技术以及粒径测量技术,对比研究了非旋流空气与旋流空气四种不同的进气比例对燃烧室流动特性、喷雾特性以及燃油粒径分布特征的影响。研究发现:在常温常压状态,随着非旋流空气比例的增高,中心回流区不断缩小直至消失,预燃级燃油锥角不断减小,雾化受到阻碍,主燃级射流由向主燃级偏转逐渐转为向预燃级偏转,主油破碎效果先恶化后优化。在旋流器压降为1%和2%工况下,非旋流空气对两级燃油雾化均有抑制作用,随着非旋流空气比例的升高,空气对两级燃油雾化的阻碍作用呈现先增强后削弱的趋势,在压降为3.3%工况,非旋流空气比例对燃油雾化的影响较小。结果表明:非旋流空气与旋流空气比例为1∶2时,能够得到较为良好的流场结构、燃油分布和雾化效果,综合性能较好,是最优方案。 展开更多
关键词 燃烧室 旋流 中心分级 贫油直接喷射 雾化特性
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中心分级贫油直喷燃烧室冷态流场特性
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作者 徐兴亚 李松阳 +1 位作者 于涵 索建秦 《航空发动机》 北大核心 2023年第1期89-94,共6页
为了研究中心分级贫油直喷燃烧室冷态流场特性及头部结构参数对中心回流区的影响,采用数值模拟方法对不同结构参数下的冷态流场开展对比研究,并对基准方案进行了试验验证。结果表明:副模收敛角度以及喷嘴轴向位置对回流区影响较小,副模... 为了研究中心分级贫油直喷燃烧室冷态流场特性及头部结构参数对中心回流区的影响,采用数值模拟方法对不同结构参数下的冷态流场开展对比研究,并对基准方案进行了试验验证。结果表明:副模收敛角度以及喷嘴轴向位置对回流区影响较小,副模旋流叶片角度以及主副模头部径向间距对回流区影响较大。随着副模旋流叶片角度增大,副模出口旋流加强,引起出口气流张角增大,使得中心回流区体积扩大;随着主副模头部径向间距增加,削弱了主副模出口气流在切向方向上的相互影响,主模出口气流得以充分发展,中心回流区体积扩大。 展开更多
关键词 中心分级 贫油直喷燃烧室 流场特性 中心回流区 数值模拟 航空发动机
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贫油直喷燃烧室燃烧稳定性的数值研究 被引量:7
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作者 洪挺 张文普 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第2期24-30,7,共7页
贫油燃烧过程中很容易产生振荡燃烧现象,而振荡燃烧则会进一步影响燃烧室中氮氧化物(nitrogen oxides,NOx)的生成与排放。为了研究振荡燃烧的触发机制及其对NOx生成与排放的影响,利用FLUENT中的离散相模型、非预混燃烧模型和混合分数/PD... 贫油燃烧过程中很容易产生振荡燃烧现象,而振荡燃烧则会进一步影响燃烧室中氮氧化物(nitrogen oxides,NOx)的生成与排放。为了研究振荡燃烧的触发机制及其对NOx生成与排放的影响,利用FLUENT中的离散相模型、非预混燃烧模型和混合分数/PDF平衡化学反应模型,对贫油直喷燃烧室内的航空煤油/空气非预混燃烧进行了大涡数值模拟,亚网格模型采用WALE模型。将计算与实验值进行比较发现:在喷嘴附近区域,数值结果与预测结果略有差异,在其他区域,数值计算的各个物理参量值都与实验值非常吻合。通过改变入口空气流速,触发了振荡燃烧,其主频为560和1200Hz。对燃烧稳定性的模拟表明,可以通过调整燃烧室的入口条件来激励或者抑制振荡燃烧现象的出现。在此基础上分别计算了稳定燃烧和不稳定燃烧时的NOx排放,结果表明振荡燃烧现象的出现明显改变了NOx的生成与排放。 展开更多
关键词 贫油直喷燃烧室 大涡模拟 不稳定燃烧 NOx 排放
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多点贫油直喷燃烧室流动特性的数值研究 被引量:2
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作者 张群 徐华胜 +1 位作者 钟华贵 侯敏杰 《计算机仿真》 CSCD 北大核心 2010年第1期50-54,共5页
采用雷诺应力模型(RSTM)对于两种多漩流器阵列结构的非反应流场进行了数值研究。在两种结构中一种为同旋向漩流器阵列,另一种为反旋向漩流器阵列,每种结构均按3×3阵列排布。计算结果表明,两种结构产生的流场十分复杂,同旋向漩流器... 采用雷诺应力模型(RSTM)对于两种多漩流器阵列结构的非反应流场进行了数值研究。在两种结构中一种为同旋向漩流器阵列,另一种为反旋向漩流器阵列,每种结构均按3×3阵列排布。计算结果表明,两种结构产生的流场十分复杂,同旋向漩流器结构中九个漩流器产生的回流区迅速变形衰减,在远离漩流器阵列的下游,形成了一个大的总体漩流;而在反旋向漩流器中各回流区维持了较长的长度。两种结构流场中存在的多个回流区及强湍流表明燃烧室有潜力实现良好的燃烧性能。通过将RSTM计算结果与激光多普勒测速仪(LDV)测量值进行比较发现,RSTM准确描述了绝大部分流动特性,较好地求解了回流区和高速度梯度问题。 展开更多
关键词 雷诺应力模型 贫油直喷燃烧室 离散射流 漩流器
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反旋向多漩流器阵列燃烧室流场的数值研究 被引量:1
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作者 张群 徐华胜 +1 位作者 钟华贵 侯敏杰 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第3期305-309,共5页
采用雷诺应力模型(RSTM)对于反旋向多漩流器阵列贫油直喷(LDI)燃烧室的非反应冷态流场进行了数值模拟。研究中采用了一种3×3的漩流器阵列结构,相邻漩流器的旋向交替变化。计算结果表明,所研究的燃烧室流场结构十分复杂。由于相邻... 采用雷诺应力模型(RSTM)对于反旋向多漩流器阵列贫油直喷(LDI)燃烧室的非反应冷态流场进行了数值模拟。研究中采用了一种3×3的漩流器阵列结构,相邻漩流器的旋向交替变化。计算结果表明,所研究的燃烧室流场结构十分复杂。由于相邻漩流器之间对于漩流的强化作用,因而各回流区维持了较长的长度。流场中存在的多个回流区及强湍流表明该燃烧室有潜力实现良好的燃烧性能。通过将雷诺应力模型的模拟结果与LDV实验数据进行比较发现,计算结果与实验值符合良好,说明雷诺应力模型较好地求解了回流区和高速度梯度问题。 展开更多
关键词 雷诺应力模型(RSTM) 贫油直喷(ldi)燃烧室 离散射流 漩流器
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一种多点喷射单管燃烧室燃烧性能数值模拟研究
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作者 朱鹏飞 索建秦 刘振侠 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期592-601,共10页
针对五点贫油直接喷射单管燃烧室燃烧性能开展数值模拟研究,研究副模旋流强度对慢车和起飞工况下燃烧室燃烧性能的影响。计算结果表明:慢车工况下燃烧室热态中心回流区径向尺寸较冷态工况增大,起飞工况下冷热态中心回流区结构形态接近;... 针对五点贫油直接喷射单管燃烧室燃烧性能开展数值模拟研究,研究副模旋流强度对慢车和起飞工况下燃烧室燃烧性能的影响。计算结果表明:慢车工况下燃烧室热态中心回流区径向尺寸较冷态工况增大,起飞工况下冷热态中心回流区结构形态接近;随着副模旋流强度增大,燃烧室中心回流区径向尺寸也增大,并且由于主副模流动之间的相互影响,不同副模旋流强度下燃烧室内温度分布存在差异;燃烧室中心截面NO_(x)分布与温度场分布相同,燃烧室内NO_(x)热力学生成机理占主要地位;随着副模旋流强度增强,燃烧室出口NO_(x)排放也增大。 展开更多
关键词 贫油直接喷射 NO_(x)排放 燃烧室流场 旋流强度
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贫油直喷燃烧室回火的数值研究 被引量:3
7
作者 曹敏 张文普 《机电工程》 CAS 2014年第9期1111-1116,共6页
针对燃烧稳定性中的回火问题,对贫油直喷燃烧室的回火特性进行了研究。燃烧中的回火指的是火焰从燃烧室传入到了预混区中的这样一种现象,它包含了声波、湍流、燃烧之间的复杂的相互作用,是燃烧研究中的关键问题之一。利用Fluent中的混... 针对燃烧稳定性中的回火问题,对贫油直喷燃烧室的回火特性进行了研究。燃烧中的回火指的是火焰从燃烧室传入到了预混区中的这样一种现象,它包含了声波、湍流、燃烧之间的复杂的相互作用,是燃烧研究中的关键问题之一。利用Fluent中的混合分数/PDF平衡化学反应模型对贫油直喷燃烧室进行了大涡模拟,分别计算了冷态和热态下的流场,捕捉了贫油直喷燃烧室内回火的动态过程,其中亚格子模型采用WALE模型,燃油射流采用离散相模型。研究结果表明,大涡模拟能够较好地反映流场分布情况,贫油直喷燃烧室内存在中心回流区,模拟结果与实验结果吻合较好;贫油直喷燃烧室中的回火发生在中心流区域,回火时,中心回流区向上游移动,这促使了火焰的向上游传播,并最终导致了回火的发生。 展开更多
关键词 燃气轮机 贫油直喷燃烧室 大涡模拟 回火 回流区
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丙烷/空气贫油直接喷射燃烧室燃烧特性试验研究 被引量:3
8
作者 李文杰 李建中 +1 位作者 任勇智 袁丽 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第9期2055-2061,共7页
为了研究丙烷/空气贫油直接喷射燃烧室的燃烧特性,设计了两种轴向旋流器和一种均布直射式丙烷喷注结构,建立了丙烷/空气贫油直接喷射燃烧平台,改变轴向旋流器叶片安装角和丙烷喷注结构位置,探讨轴向旋流器结构、旋流器和喷注结构匹配等... 为了研究丙烷/空气贫油直接喷射燃烧室的燃烧特性,设计了两种轴向旋流器和一种均布直射式丙烷喷注结构,建立了丙烷/空气贫油直接喷射燃烧平台,改变轴向旋流器叶片安装角和丙烷喷注结构位置,探讨轴向旋流器结构、旋流器和喷注结构匹配等因素对丙烷/空气贫油直接喷射燃烧特性影响及变化规律。研究结果表明:(1)60°叶片安装角旋流器结构,在相同进气条件下压力损失更大,有效面积更小;(2)随着丙烷喷注结构端面与文氏管出口距离的增加,45°安装角对应的旋流器结构的燃烧室总压损失减小,有效面积增加,而60°安装角对应的旋流器结构的燃烧室总压损失和有效面积均不呈现单调变化趋势,存在最优位置;(3)45°叶片安装角旋流器结构的燃烧温度高于60°叶片安装角旋流器结构;(4)相同条件下,60°叶片安装角旋流器结构的点火当量比低于45°叶片安装角旋流器结构,45°叶片安装角旋流器结构的点火当量比可达到0.7,60°结构所对应的最低当量比则为0.6。 展开更多
关键词 低排放燃烧室 贫油直接喷射 旋流器 燃烧特性
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TAPS/MLDI低污染燃烧室油雾特性 被引量:14
9
作者 徐榕 赵坚行 +2 位作者 刘勇 颜应文 王锁芳 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第11期2421-2428,共8页
采用粒子图像测速仪对一个带多点贫油直接喷射双环预混旋流燃烧室头部的低污染燃烧室油雾场进行了测量,试验研究不同燃油喷射方式时燃油流量变化对油雾特性的影响.结果表明:在试验工况下,粒径40μm左右的油珠数目最多,大于或小于此粒径... 采用粒子图像测速仪对一个带多点贫油直接喷射双环预混旋流燃烧室头部的低污染燃烧室油雾场进行了测量,试验研究不同燃油喷射方式时燃油流量变化对油雾特性的影响.结果表明:在试验工况下,粒径40μm左右的油珠数目最多,大于或小于此粒径的油珠数目都较少;单开值班级喷嘴时,随着燃油流量增加,燃油雾化变差;单开主燃级喷嘴时,增加燃油流量使燃油雾化稍有改善.同时打开值班级和主燃级喷嘴,保持油气比不变时,值班级和主燃级燃油量分配比例改变对燃油雾化特性的影响不大. 展开更多
关键词 多点燃油直接喷射 双环预混旋流低污染燃烧室 粒子图像测速仪 油雾特性 燃油雾化
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旋流器结构对贫油直喷燃烧室的性能影响 被引量:10
10
作者 曾青华 孔文俊 +2 位作者 艾育华 王宝瑞 隋春杰 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第8期1775-1781,共7页
针对单元贫油直喷(LDI)喷嘴的旋流器设计问题,实验研究了旋流器结构变化(改变旋流器级数、双旋流器旋向及混合段收缩角等)对燃烧室总压损失、燃烧效率以及污染物排放等性能的影响规律.结果表明:旋流器结构变化对燃烧室性能有很大影响.... 针对单元贫油直喷(LDI)喷嘴的旋流器设计问题,实验研究了旋流器结构变化(改变旋流器级数、双旋流器旋向及混合段收缩角等)对燃烧室总压损失、燃烧效率以及污染物排放等性能的影响规律.结果表明:旋流器结构变化对燃烧室性能有很大影响.同向双旋流燃烧室总压损失大于与之相同计算旋流数的单级旋流燃烧室,反向双旋流燃烧室总压损失略低于同向双旋流燃烧室,燃烧室总压损失随收缩角增大而呈增大趋势.相较单级旋流燃烧室和同向双旋流燃烧室,反向双旋流燃烧室在不同贫油气比工况下均具有更高的燃烧效率和更低的污染物排放.另外,燃烧效率及污染物排放受收缩角的影响.最佳收缩角角度的选取需要综合权衡总压损失、燃烧效率及污染物排放水平. 展开更多
关键词 燃烧室 贫油直喷 燃烧性能 旋流器 低排放
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多旋流器阵列贫油直喷燃烧室流场的数值模拟 被引量:8
11
作者 张群 徐华胜 +1 位作者 钟华贵 侯敏杰 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第3期483-487,共5页
采用雷诺应力模型(RSM)对于同旋向多旋流器阵列贫油直喷(LDI)燃烧室流场进行了数值模拟.计算结果表明,9个旋流器产生的回流区迅速变形衰减,在远离旋流器阵列的下游,形成了一个大的总体旋流.流场中存在的多个回流区及强湍流表明该燃烧室... 采用雷诺应力模型(RSM)对于同旋向多旋流器阵列贫油直喷(LDI)燃烧室流场进行了数值模拟.计算结果表明,9个旋流器产生的回流区迅速变形衰减,在远离旋流器阵列的下游,形成了一个大的总体旋流.流场中存在的多个回流区及强湍流表明该燃烧室有潜力实现良好的燃烧性能.通过将RSM的模拟结果与激光多普勒测速仪(LDV)测量值进行比较发现,RSM准确描述了绝大部分流动特性,较好地求解了回流区和高速度梯度问题. 展开更多
关键词 雷诺应力模型(RSM) 贫油直喷(ldi)燃烧室 离散射流 旋流器
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贫油直喷三喷嘴模型燃烧室燃烧性能 被引量:2
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作者 曾青华 孔文俊 +1 位作者 艾育华 王宝瑞 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期1295-1300,共6页
构建了反向双旋文氏管预混(CDV)三喷嘴矩形模型燃烧室,研究了其燃烧特征及性能.结果表明:火焰近乎全蓝色,类似气体的贫预混燃烧,且在此工况下,CO和NOx换算成15%含氧量(体积分数)下排放的体积分数分别低于10×10-6和50×10-6.此... 构建了反向双旋文氏管预混(CDV)三喷嘴矩形模型燃烧室,研究了其燃烧特征及性能.结果表明:火焰近乎全蓝色,类似气体的贫预混燃烧,且在此工况下,CO和NOx换算成15%含氧量(体积分数)下排放的体积分数分别低于10×10-6和50×10-6.此外,研究了进气温度变化对CDV三喷嘴污染物排放的影响,发现CO排放相对NOx更易受到进气温度变化的影响,并分析揭示了产生该现象的原因.另外雾化器的性能极易影响贫油直喷火焰特征;需要改进雾化器的加工工艺以确保在预热工况下它能够保持持续稳定的良好雾化性能. 展开更多
关键词 贫油直喷 燃烧室 燃烧性能 蓝色火焰 低排放
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几何结构对贫油直喷燃烧室流场特性影响的研究 被引量:1
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作者 郑洪涛 唐胜 刘晓杰 《热科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2017年第6期497-502,共6页
基于现有单点贫油直喷燃烧室,采用数值模拟方法研究了头部几何角度对燃烧室流场特性的影响。分别对比了冷态与燃烧态条件下不同头部几何角对燃烧室轴向速度分布、燃烧效率、总压损失等特性的影响。研究表明:在所研究的几何角度范围内,... 基于现有单点贫油直喷燃烧室,采用数值模拟方法研究了头部几何角度对燃烧室流场特性的影响。分别对比了冷态与燃烧态条件下不同头部几何角对燃烧室轴向速度分布、燃烧效率、总压损失等特性的影响。研究表明:在所研究的几何角度范围内,冷态下头部几何角度对回流区的长度影响很小,对回流区内轴向速度分布具有较大影响。燃烧态下随着头部几何角度的增加,回流区轴向尺寸逐渐增加,中轴线上轴向速度值逐渐降低。燃烧室的出口平均温度、燃烧效率、总压恢复系数基本保持不变,60°结构产生的NO_x生成量最低,30°结构产生的NO_x生成量最高。 展开更多
关键词 贫油直喷燃烧室 头部几何角 回流区 数值模拟
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Fundamental investigations for lowering emissions and improving operability 被引量:1
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作者 Xiao Ren Xin Xue +2 位作者 Kyle B.Brady Chih-Jen Sung Hukam C.Mongia 《Propulsion and Power Research》 SCIE 2018年第3期197-204,共8页
This paper first highlights recent developments in lean direct injection(LDI)combustion technology.In view of the needs and opportunities to lower emissions and expand the operability range of LDI,fundamental research... This paper first highlights recent developments in lean direct injection(LDI)combustion technology.In view of the needs and opportunities to lower emissions and expand the operability range of LDI,fundamental research has been undertaken to elucidate the effects of air swirler vane angle,air swirler rotation direction,and overall equivalence ratio on the LDI flow field and flame structure/response.Moreover,additional investigation has been conducted to understand the fundamental differences between representative LDI and airblast injectors in order to highlight the importance of the flare feature to LDI venturi geometry.The results of these fundamental studies are discussed to help identify possible areas for optimization to generic LDI designs that may improve individual swirler performance. 展开更多
关键词 Gas turbine combustor Low emissions lean direct injection Airblast injector Swirl-venturi configuration
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