航空发动机折流燃烧室火焰筒构型设计方法研究

为了给出航空发动机折流燃烧室火焰筒的构型设计方法,按照总体尺寸设计和具体构型设计的步骤进行,对折流燃烧室进行初步设计,依次进行一维流量分配计算和三维流场计算,结果满足初步设计的流量分配预期结果和燃烧效率与总压恢复系数要求。

航空发动机加力燃烧室跨流气冷稳定器流场研究

针对1种航空发动机加力燃烧室用引气冷却的跨流稳定器结构形式,采用标准k-ε湍流模型数值模拟方法,对其流场结构进行了分析和研究,将数值计算结果与封闭风洞中PIV流场测试结果进行了对比。结果表明:跨流气冷稳定器流场结构复杂,呈3维分布,环形稳定器后方的流场结构与普通钝体的类似,带后掠角的径向稳定器后方回流区与环形稳定器回流区互相耦合为整体,与沿环形稳定器展向的回流区形成高度一体的复杂回流区结构,形成稳定的低速区,起到良好的火焰稳定作用。

航空发动机燃烧室火焰筒设计验证方法研究

以某型航空发动机燃烧室为物理模型,改进了计算火焰筒流量分配的流阻法,并对其进行验证,结果冷却空气量的相对误差为5.7%;采用多项式拟合法计算了火焰筒燃气总温沿轴向分布,得到了主燃区总温和燃烧室出口总温,并采用燃烧效率法对其进行了验证,二者的相对误差分别为4.4%和1%。结果表明:在初始设计阶段,采用改进的流阻法和多项式拟合法验证火焰筒的沿程空气流量分配和沿程燃气总温合理有效。

涡轴发动机折流燃烧室不同进口负压下的点火性能研究

为提升涡轴发动机的高原启动性能,对不同进口负压条件下的折流燃烧室点火性能进行研究。在进口马赫数为0.035、温度300 K、压力56.5~101 kPa的条件下,开展折流燃烧室点火性能试验与冷态数值模拟研究。试验结果表明:随着压力的升高,折流燃烧室的点火油气比逐渐减小。结合数值模拟分析,不同进口负压下折流燃烧室的流场结构与速度分布场变化较小,对于点火性能无影响。进一步分析,随着压力的降低,折流燃烧室内部燃烧的化学反应速率减慢、燃油在燃烧室内雾化性能变差以及蒸发率降低,造成了折流燃烧室的点火性能变差,导致需要更高的油气比来提供更多的点火能量以实现点火。

航空发动机等离子流点火技术探讨

等离子流点火是当今世界上行之有效的一种先进的点火方式,是航空航天以及劣质难燃烧燃料领域极有前途的点火技术之一。对该技术的机理及其发展现状做了简单的描述,并从情报信息角度对其在航空发动机领域的应用进行了探讨。

离心甩油折流环形燃烧室的性能试验

以某离心甩油折流燃烧室为研究对象,采用试验的方法,在不同的甩油盘转速下对其性能进行了研究.研究结果表明,该燃烧室具有较高的总压恢复系数,燃烧室出口温度场分布不均匀系数(OTDF)小于0.3,燃烧室的燃烧效率η在0.99以上,燃烧室的贫油熄火边界较窄.该研究结果为折流燃烧室的设计提供了有益的参考.

燃烧室流量分配计算方法适用性研究

为考察有效面积法、流阻法在燃烧室流量分配设计中的适用性,分别采用2种方法完成了某环形燃烧室流量分配计算,并采用数值模拟的方法进行了对比分析,以试验手段验证了其可靠性。结果表明:有效面积法及流阻法理论计算简化条件基本可以得到满足,计算精度相当。采用有效面积法得到主燃孔进气量为32.54%,低于实际值3.12%,得到掺混孔进气量为20.43%,高于实际值0.3%;采用流阻法得到主燃孔进气量为35.11%,低于实际值0.55%,得到掺混孔进气量为17.32%,低于实际值2.81%。2种方法大孔总进气量均低于实际值约3%。数值模拟结果与试验结果吻合较好,可用于燃烧室流量分配的精确计算。

不同旋流情况对旋转流线涡燃烧室性能的影响

为探究不同旋流器位置和数目对航空发动机燃烧室性能的影响规律,运用FLUENT软件,采用计算流体力学法对某旋转流线涡燃烧室冷态流场和燃烧性能进行了研究。结果表明:相比于其他位置,旋流器距离燃烧室头部为88 mm时流线涡更稳定、更不易脱落,且燃烧效率最高,火焰长度也最短,燃烧效果最理想;旋流器数量的改变对压力损失和火焰长度的影响并不明显,但3个旋流器产生的涡范围更大,且会使空气与燃料掺混得更好,壁面温度场更加理想,燃烧性能更好。

加力燃烧室典型结构件流阻特性研究

为研究发动机加力燃烧室典型结构件在空气流场中的流阻特性,对不同种类试验件进行试验,分析了不同速度系数下的流场压力分布,获得了加力燃烧室典型杆件流阻系数的变化范围和速度系数对流场均匀性的影响规律。为减小杆件产生的流阻损失,优先选用单杆、光滑、堵塞比小的杆件。利用Fluent软件对流体流过试验件的过程进行数值模拟,结果表明:数值计算结果与试验结果得到的流阻系数相对误差在2%以内。

基于流阻特性数据处理的燃烧室头部估算修正法

为了获得燃烧室真实工作状态下的流阻特性,在工程实践中,根据现有的燃烧室流阻特性测试手段与试验处理方法,提出一种新的燃烧室流阻特性试验数据处理方法—头部估算修正法。以高温升燃烧室全环试验件冷态流场的试验结果为基础,完成头部估算修正法与现有试验处理方法关于扩压器、火焰筒及燃烧室总压损失系数与燃烧室进口马赫数的关系表达式的对比。将设计点与理论设计值进行比较,结果表明:采用直接处理法评估的燃烧室流阻特性结果过于保守;涡轮引气修正法可用来评价燃烧室总压损失,但用于评价扩压器与火焰筒总压损失并不理想;头部估算修正法相比于现有试验数据处理方法更适用于评估燃烧室的流阻特性,为燃烧室的设计与试验数据处理提供了技术支持。

涡轮喷气式发动机整机环境下折流燃烧室性能试验

采用整机试验的方法,对某型涡轮喷气式发动机从低转速到高转速状态下的燃烧室出口温度进行了测量.结果表明:该折流燃烧室在发动机低转速下性能较差,但各项性能参数随着发动机转速的增加而上升.在发动机设计点状态下,该折流燃烧室各项指标基本符合设计要求,其出口温度分布系数小于0.31,燃烧效率可达98.1%.

扣焓火焰面模型在喷雾燃烧模拟中的应用

基于OpenFOAM的求解器,使用大涡模拟结合纯气相火焰面生成流形方法进行了喷雾燃烧模拟,并采用简单的扣焓处理来考虑蒸发热损失.该求解器首先借助悉尼乙醇喷雾火焰标模EtF7进行了验证.预测的气相平均温度和液滴统计数据与实验数据吻合良好,精度与喷雾火焰面模型接近.湍流-化学反应相互作用建模处理可能对模拟精度有更大影响.然后,对一个真实的航空发动机折流燃烧室进行了两组工况的数值模拟.仿真结果合理展现了两种工况下喷雾火焰燃烧的不同特征,并且预测的总压损失值接近于测量值.

进口状态对燃烧室压力损失影响试验研究

航空发动机燃烧室的压力损失特性对发动机整机性能有着重要影响。为了解燃烧室进口气流参数对流动阻力的影响规律,对3头部矩形燃烧室进行吹风试验,研究了不同燃烧室进口气流速度、压力、温度及燃烧状态对总压损失的影响。试验结果表明:燃烧室总压损失系数与进口马赫数的平方成正比关系;进口气流的温度、压力对流动阻力特性基本无影响;燃烧室总压损失系数随着油气比的增大而增大。

多孔层板结构内流阻特性试验与计算研究

设计了6种单层和6种双层结构的多孔层板，并在小型吸气式风洞上对12种放大模型的多孔层板结构进行了内流阻特性试验，研究了多孔层板的层数、拔流柱形状、绕流方式、开孔率等因素对内流阻特性的影响，还对多孔板结构内流阻的计算方法进行了研究，并结合试验工况进行了计算，计算结果与试验结果的比较表明：两者吻合良好。试验数据和计算方法可用于层板冷却结构的设计。