特种V型蒸发式火焰稳定器的低压性能试验研究

飞机高空飞行时,加力燃烧室的进口压力降低,导致燃烧性能恶化,为了研究特种V型蒸发式火焰稳定器的低压性能,在主流速度为90m/s时,分别对压力为0.05MPa、0.06MPa、0.08MPa、0.1 MPa的两相混气点火和火焰稳定特性进行了试验,揭示了该稳定器低压火焰稳定性好,贫、富油熄火范围宽的特点,并通过试验现象和对特种V型蒸发式火焰稳定器结构的分析得出该稳定器的火焰稳定机理。

蒸发式火焰稳定器冷态流场计算

采用k-ε模型对二元管道中的蒸发式火焰稳定器冷态流场进行了数值模拟,研究了稳定器几何参数对回流区结构的影响,结果表明槽宽是影响回流区特性的主要因素,槽宽增大,回流区增长,但总压损失增大,而且稳定器边缘速度增大,不利于火焰稳定,所以应选择合适的槽宽使稳定器性能最佳。

结构参数对蒸发式火焰稳定器贫油熄火性能的影响及其预测方法研究

为了拓宽蒸发式火焰稳定器的贫油熄火边界,在0.14~0.3Ma及483K的来流条件下,试验研究了裙板长度及头部开孔率对贫油熄火性能的影响。采用冷态流场数值模拟结合蒸发式火焰稳定器燃烧负荷参数的方法分析与预测蒸发式稳定器贫油熄火性能。研究结果表明,裙板减小了稳定器头部进气量且增加了局部回流区的体积,减小了燃烧负荷参数,因此裙板长度为32.5mm的稳定器贫油熄火特性优于不带裙板的火焰稳定器。蒸发式火焰稳定器随着头部开孔率增大,头部进气量增加,因此燃烧负荷参数增大,头部开孔率6.4%的稳定器贫油熄火特性优于头部开孔率9%的火焰稳定器。不同结构参数的蒸发式火焰稳定器的无量纲燃烧负荷参数与贫油熄火局部油气比成线性关系,可以用于预测不同结构参数的蒸发式火焰稳定器贫油熄火性能。

含湿量对蒸发式火焰稳定器贫油熄火性能的影响

在来流温度为300~483 K、来流马赫数为0.14~0.3和含湿量为0~0.16的条件下,以蒸发式火焰稳定器研究对象,基于冷态流场数值模拟研究以及含湿量对燃烧负荷参数、燃烧反应、燃油雾化等的影响分析,提出了考虑含湿量的Lefebvre贫油熄火油气比修正方法,探讨了含湿量对蒸发式火焰稳定器贫油熄火性能的影响规律。研究结果表明:当含湿量增加时,蒸发式火焰稳定器的燃烧负荷参数增加,贫油熄火油气比显著增大,燃烧负荷参数不能完全表征贫油熄火油气比的变化,含湿量对燃油雾化的影响不容忽略。

蒸发式稳定器常压和低压燃烧性能试验研究

对斯贝蒸发式稳定器模型与5种新稳定器在常压和低压下的燃烧性能进行了研究,并与V型稳定器比较,试验低压可达0 035MPa,气流最高速度可达235m/s.试验结果表明:5种新稳定器的燃烧性能好于斯贝蒸发式稳定器,所优选的稳定器比斯贝蒸发式稳定器提高了点火性能、火焰稳定性和燃烧效率,特别是在低压下,扩大了贫富油熄火边界,而V型稳定器燃烧性能最差.

蒸发式稳定器气态燃料掺混特性和蒸发管的流量系数

用CO2作示踪剂,模拟蒸发式稳定器蒸发管供油,在蒸发管燃油蒸气射流和预燃流、回流、主流之间的掺混过程中,利用测得蒸发管出口混气CO2浓度平均值得到了蒸发管的流量系数.试验结果显示,各稳定器稳焰槽内,CO2浓度沿周向有明显的变化,具有三元流动的特征,而稳定器下游发展段CO2浓度沿周向的变化很小,处于二元流动状态.得到了不同蒸发管的流量系数,在0.55～0.70之间.结果说明,可用CO2气体模拟复杂流动中燃油蒸气分布规律,测定复杂部件孔的气体流量特性,可用于分析和对比不同结构型式蒸发式稳定器的燃油掺混特性.

蒸发式Z形值班火焰稳定器的点火性能

针对一种蒸发式Z形值班火焰稳定器进行了点火性能试验研究,采用高速摄影和图像处理的方法获得了不同点火位置下初始火核的生成及发展过程,并对回流区油雾分布及时均火焰结构进行分析。试验结果表明:相比传统薄膜蒸发式火焰稳定器,蒸发式Z形火焰稳定器的贫油点熄火当量比在马赫数超0.2时能降低31.1%和19.4%。Z形值班火焰稳定器具有双燃烧反应区特征,点火位置影响初始火核的形成,当第二反应区对火核生成起主导作用时值班火焰稳定器的点火性能较好、火核发展较快。点火位置位于Z形槽下拐角附近时能获得较好的点火性能,而靠近回流区与主流交界面时点火性能较差;同时低温高速条件下低燃油蒸发率导致的燃油分布不均会带来点火性能的展向差异。