Sensitivity analysis of the vane length and passage width for a radial type swirler employed in a triple swirler configuration

The design of axial or radial swirlers typically governs a number of geometrical parameters that are determined by the desired flow field.In the meantime,the number of unknown parameters increases with the number of concentrically mounted swirlers.The available literature is nonetheless limited,and designers are obligated to increase the number of initial assumptions.In this article,three kinds of triple swirlers are employed and simulations are performed to determine the effect of each parameter on the swirler performance.Based on the correlation provided,overlengthening the radial vane length could result in significant changes in the flow field from the jetlike pattern to a wide swirl-jet angle due to the Coanda effect.Passage width should also have the potential to alter the swirl-jet angle and velocity field at the exit of the swirler.

一种双级径向旋流燃烧器的燃烧特性模拟分析

径向旋流器广泛应用于航空发动机和重型燃气轮机的燃烧室,用于流动、掺混和燃烧组织。本文针对一种贫预混燃烧室开展了数值模拟研究,该燃烧器采用双级旋向相反的径向旋流器设计。通过对旋流器出口及燃烧室内速度场、燃料浓度场、湍动能分布、反应区分布等特性的计算,分析了火焰结构的形成机制。结果表明,目前结构和设计条件下,该贫预混燃烧室流动和燃烧过程组织合理,火焰区域燃料浓度分布均匀并可有效避免熄火,可以有效控制NOx的排放水平。

双级径向旋流器燃烧性能的数值研究

设计一种双级径向旋流器,采用数值模拟的方法研究了旋流器的燃烧性能。计算结果表明:旋流器第Ⅱ级叶片安装角在40°～60°范围内,燃烧室内速度分布相差较小;燃烧室内温度分布与旋流器叶片安装角没有呈现规律性的变化关系;所研究的燃烧室结构,旋流器第Ⅱ级叶片安装角为60°的燃烧室燃烧性能更好。

带双扰流器喷雾装置的燃烧室出口温度场试验研究

本文采用装有3只小流量双径向扰流器混合杯式喷雾装置的二元矩形试验燃烧室,在常压和进口空气不加温条件下作燃烧试验,研究了不同的双扰喷雾装置对燃烧室的出口温度分布质量的影响。试验表明:正确设计的双扰喷雾装置相对于离心喷嘴将明显改善燃烧室出口温度分布质量;第一扰流器流量应小于第二扰流器流量;第二导流筒长度不应妨碍中心离心喷嘴油雾锥形成;相邻喷雾装置中气流旋向应相同。这对我国三大部件中短环形燃烧室研制有参考价值。

双级径向旋流器对燃烧性能的影响

为保证航空发动机燃烧室具有良好的气动雾化性能并实现稳定、高效地燃烧,设计6种带有旋向相反的双级径向旋流器方案的单头部燃烧室,通过双级径向旋流器设计参数对燃烧性能影响的数值计算,得到不同主、副旋流器旋流数对燃烧室性能的影响规律,并进行试验验证。结果表明:数值计算与试验结果基本吻合。双级径向旋流燃烧室的燃烧效率超过99.9%,双级径向旋流器存在最佳的匹配方案,该方案使得燃烧室形成合适的回流区,并得到均匀的出口温度场。

可调轴向叶片结构旋流强度计算与动力场特性分析

旋转射流对燃烧器的燃烧过程起着重要的作用,可调轴向叶片旋流器是实现旋转射流的重要途径。为了充分发挥可调轴向叶片旋流器的结构简单、阻力损失小、出口速度分布均匀以及调节性较好等优势,基于可调轴向叶片旋流器的工作原理,研究不同旋流强度下燃烧室内轴向速度、切向速度、径向速度的径向分布以及煤粉火焰温度的轴向与径向分布,对系统改变旋流器位置后可调轴向叶片旋流器的动力场特性进行分析,确定旋流器的结构参数并推导可调轴向叶片旋流器旋流强度的计算公式。研究结果表明:调节旋流器位置可改变气流轴向动能和切向动能的大小,导致旋流器出口附近轴线逆压梯度区的建立,使得气流反转以影响流场;随着旋流强度的增大,中心回流区面积增加,烟气温度峰值首先出现在燃烧器喷口附近,整个回流区内平均温度较高且比较均一,说明提高旋流强度有助于燃烧器内煤粉的稳定着火。

径向旋流器气量分配对点火熄火特性的影响

针对第2级径向旋流器的气量分配对点火熄火特性的影响进行了研究.试验结果表明:对于采用同向旋转强旋流的旋流杯,空气雾化喷嘴在气液比大于3后会形成稳定的液雾,在常温常压起动点火以及熄火工况下,燃烧室中的燃油已基本雾化完全.第1,2级旋流器的气量比从0.8变化至1.2后,旋流杯液滴韦伯数大于40,液滴已进行充分的二次雾化,增加第2级旋流器气量不会进一步改善雾化质量,因此对点火和熄火特性基本无影响.

第2级径向旋流器旋流数对燃烧室点火和贫油熄火性能的影响

双级旋流器是航空发动机燃烧室头部产生回流区所采用的主要形式,研究主要考察第2级径向旋流器的旋流数对点火与燃烧稳定性能的影响,数值模拟结果能够较好地匹配第2级径向旋流器设计参数.试验研究表明:第2级径向旋流器旋流数的改变对燃烧室点火性能无影响;但减小该旋流数会对贫油熄火性能产生明显地改善,旋流卷吸效果会影响回流区火焰稳定.减小第2级径向旋流器旋流数,使下游卷吸量增加,回流区流动与火焰匹配更好,更有利于燃烧稳定性的提高.

合成气稀态预混燃烧器设计

稀态预混燃烧技术是实现合成气超低污染物排放利用的一条较为有前景的途径,然而预混燃烧中的燃烧稳定性问题是威胁燃气轮机安全运行的关键问题。为了研究合成气稀态预混燃烧过程的燃烧不稳定性问题,本文设计了一个模型燃烧试验器,并采用详细化学反应模型进行了数值计算,对其流场特性、预混效果及NO_x排放特性进行了详细分析。