强余旋一体化支板稳定器雾化特性研究

本文在高温高速强余旋来流条件下,初步探索了带尾缘方案下支板一体化喷油稳定器结构的油气掺混工作特性,为后期研究回流区卷吸量和稳焰特性做准备。使用平面激光诱导荧光(PLIF)、平面米散射(PMIE)、相位多普勒粒子分析仪(PDPA)等设备,以航空煤油为介质,在来流温度300~1050 K,马赫数0.15~0.45,液气动量比20~250,来流角度-15°~15°,供油压差0.2~1.8 MPa等条件下,探究了来流参数、气液动量比、韦伯数等多因素对射流轨迹、雾化粒径的影响规律。试验表明:上喷式支板尾缘一体化喷油稳定器的整体射流轨迹与横向射流结构较类似,液气动量比越大,射流穿透深度增加越明显;气体韦伯数的影响机制比较复杂,当其增大时,射流穿透深度呈下降趋势,是来流与射流之间的压差力和各向剪切力的作用使得表面波增长迅速,不稳定性增强,叠加气液动量交换增大的结果;气流与支板夹角的正逆变化,即余旋角变化,使得垂直于来流气体方向的速度分量产生变化,流道内稳定器的喉部效应增大了湍流度,使射流轨迹变粗糙,穿透深度变短;通过分析PDPA数据,在射流覆盖区域呈现出了整体的粒径分布情况,显示出了射流轨迹、表面波主导破碎区、二次雾化区、粒径稳定区间的关系。

一体化凹腔支板稳定器贫油熄火性能初步试验

在来流温度773~1 073K、来流马赫数0.20~0.32及常压条件下,试验研究了来流温度及马赫数对一体化凹腔支板稳定器(ICBSF)贫油熄火(LBO)性能的影响。结果表明:由于凹腔结构有利于燃油的蒸发与雾化,一体化凹腔支板稳定器的贫油熄火油气比为0.001 3~0.002 7,具有较宽的贫油熄火边界;与传统钝体火焰器类似,一体化支板稳定器的贫熄油气比随着来流马赫数的增加而增大,随着来流温度的升高而减小。此外,当来流温度显著增高时,来流马赫数对一体化支板稳定器贫油熄火油气比的影响变弱;同样,当来流马赫数显著增高时,来流温度的影响也变弱。

侧喷式一体化支板火焰稳定器液雾分布试验

在常温常压、来流马赫数为0.182及液气动量比为10~70的条件下,以水为雾化介质,采用激光片光照相法开展了侧喷式一体化支板火焰稳定器的液雾分布特点研究,并探讨了液气动量比及喷射位置对液雾分布轨迹的影响规律。研究表明:侧喷式一体化支板火焰稳定器液雾分布的外轨迹与横向射流类似,内轨迹受稳定器回流区卷吸作用的影响而弯向回流区,且在低液气动量比条件下影响显著。液气动量比是影响一体化支板火焰稳定器喷雾内外轨迹的重要因素,液气动量比增加,液雾穿透深度增加。喷射位置对液雾外轨迹的影响较小,但对内轨迹影响显著;过近或过远的喷射距离均不利于回流区对液雾的卷吸,这与液雾喷射和稳定器的近距耦合有关。