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预混燃烧室中预混器性能的研究

作　者: 孙婷
导　师: 王成军
学　校:
专　业: 航空宇航推进理论与工程
关键词: 预混燃烧预混管旋流器当量比预混管长度
分类号: TK473
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

燃气涡轮发动机往大功率，高推重比发展，燃烧室的进口压力、进口温度和温升相应地在不断提高，排气污染有不断增加的趋势；另一方面，由于环境保护的需求，对燃气轮发动机有着更为苛刻的要求。因此，近十几年来，如何降低燃气涡轮发动机燃烧室的污染物排放量已经成为了热门的研究课题，各种新概念和新结构燃烧室应运而生。预混燃烧可以降低氮氧化物和一氧化碳等有害物质的排放，并且可有效缩短燃烧室尺寸，因此与传统的燃烧方式相比，预混燃烧体现出了很好的发展前景。预混燃烧是在燃料与空气进入燃烧室前，在预混管内对燃料与空气进行预先的混合，因此预混管的结构特点会对预混燃烧产生一定的影响。但是由于预混燃烧的特点，还没有特定的预混管的设计原则和标准。本文应用计算流体力学软件，在一定的边界条件下，数值研究了旋流器、当量比、预混管长度以及燃料喷嘴的喷射角度对预混燃烧室的影响。研究结果表明：对于径向旋流方式，安装角度为60时，预混管内流体在边界层的流动速度较快，有利于避免回火的发生。对于轴向旋流方式，预混管内边界层的流动速度与旋流器叶片的安装角度成正比。随着预混管长度的增加，燃料与空气容易在预混管内发生回火。在燃烧室内的燃烧区域，温度场随当量比的升高而升高，因此，降低当量比有助于降低燃烧室的温度。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-11
第1章绪论  11-23
  1.1 引言  11-13
  1.2 研究的目的及意义  13-15
  1.3 国内外研究现状  15-18
  1.4 本文主要的研究内容与方法  18-23
    1.4.1 本文主要的研究内容  18-19
    1.4.2 本文主要的研究方法  19-23
第2章基本方程及计算条件  23-35
  2.1 基本控制方程  23-25
    2.1.1 质量守恒方程  23-24
    2.1.2 动量守恒方程  24
    2.1.3 能量守恒方程  24-25
    2.1.4 组分质量守恒方程  25
  2.2 湍流模型  25-31
    2.2.1 湍流流动的特征  25-26
    2.2.2 Reynolds 平均法(RANS)简介  26
    2.2.3 带旋流修正的 k 模型  26-30
    2.2.4 近壁区使用 k 模型的问题  30-31
  2.3 辐射模型  31-32
  2.4 化学反应模型理论  32-35
    2.4.1 反应模型简介  32-33
    2.4.2 涡耗散模型  33-35
第3章计算结果及分析  35-60
  3.1 研究模型的简介  35-36
  3.2 旋流器对预混燃烧的影响  36-42
    3.2.1 物理模型  36-37
    3.2.2 边界条件设置  37
    3.2.3 径向旋流器的叶片安装角度对预混燃烧的影响  37-38
    3.2.4 轴向旋流器的叶片安装角度对预混燃烧的影响  38-40
    3.2.5 径向旋流方式与轴向旋流方式速度对比  40-42
    3.2.6 小结  42
  3.3 预混管长度对预混燃烧影响的数值研究  42-47
    3.3.1 计算模型及边界条件  43
    3.3.2 预混管内温度场的分析  43-44
    3.3.3 燃烧室内流场分析  44-45
    3.3.4 燃烧室内温度场分析  45-46
    3.3.5 小结  46-47
  3.4 当量比对预混燃烧影响的数值研究  47-52
    3.4.1 边界条件设置  47
    3.4.2 预混管内温度场分析  47-48
    3.4.3 燃烧室内流场分析  48-50
    3.4.4 燃烧室内温度场分析  50-52
    3.4.5 小结  52
  3.5 燃油喷嘴喷射角度对预混燃烧影响的数值研究  52-60
    3.5.1 边界条件设置  52
    3.5.2 预混管内的速度分析  52-55
    3.5.3 预混管内的温度分析  55-57
    3.5.4 燃烧室内的流场分析  57-58
    3.5.5 燃烧室内的温度分析  58-59
    3.5.6 小结  59-60
结论  60-62
参考文献  62-64
致谢  64-65
攻读硕士期间发表（含录用）的学术论文  65

预混燃烧室中预混器性能的研究

内容摘要

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