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带直流孔旋流器环形燃烧室研究

作　者: 包建业
导　师: 李仁府
学　校: 华中科技大学
专　业: 热能工程
关键词: 燃烧室旋流燃烧带直流孔旋流器数值仿真实验
分类号: V233
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

航空发动机素有飞行器“心脏”之称，是现代航空飞行器的主要动力装置。燃烧室是航空发动机的三大部件之一，用来确保在各种飞行状态下，都能够实现燃料由化学能向热能的正常转换。燃烧室的工作环境十分恶劣，而且工作过程也远比发动机其他部件更为复杂，燃烧室的技术水平已经成为掣肘航空发动机发展的重要因素。燃料在燃烧室内燃烧的越充分，化学能向动能的转化量就越高，航空发动机的效率也就会随之提高，因此改善燃烧室的工作性能对提高航空发动机的工作性能具有重要意义。旋流燃烧是强化燃烧的有效手段，是提高航空发动机的推重比和工作性能的重要途径。旋流器作为旋流燃烧室的关键部件之一，对燃烧室的工作性能具有重大影响。本文提出一种适用于主燃烧室的新型旋流器——带直流孔旋流器，采用实验和数值模拟相结合的方法对这种带直流孔旋流器环形燃烧室的燃烧性能进行了研究。采用CFD仿真软件FLUENT分析了这种带直流孔旋流器的环形燃烧室流场、温度场特性，并将仿真结果与常规的无孔环形燃烧室的仿真结果进行了比对，结果表明：与常规的无直流孔环形燃烧室相比，带直流孔旋流器环形燃烧室内回流区加长，湍流度降低，流阻变小；主燃区的火焰温度更高，值班火焰的稳定性有所提高，火焰筒内温度场分布也更为合理；燃料燃烧更加充分，燃料利用率提高。另外，实验分析了相同条件下带直流孔旋流器的燃烧室和常规的无孔环形燃烧室在流场分布和温度场分布方面的不同。实验结果表明，带直流孔旋流器的环形燃烧室在减阻、火焰燃烧稳定性和燃烧效率等方面均优于常规燃烧室。研究结果表明，这种新型的带直流孔旋流器环形燃烧室在燃烧性能方面具有一定的优越性，为改善主燃烧室的工作性能提供了一条新的技术途径。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-18
  1.1 研究背景及意义  9-10
  1.2 燃烧室发展概述  10-11
  1.3 燃烧室的设计  11-14
  1.4 旋流器的作用  14
  1.5 燃烧室研究方法  14-16
  1.6 本文的研究内容和方法  16-18
2 燃烧室相关概念与原理  18-33
  2.1 燃烧的基本知识  18-20
  2.2 燃油雾化  20-22
  2.3 燃烧室结构和类型  22-28
  2.4 燃烧室技术特性指标  28-31
  2.5 旋流器  31
  2.6 本章小结  31-33
3 数值模拟  33-44
  3.1 数学模型  33-34
  3.2 燃烧室建模及网格划分  34-35
  3.3 边界条件的设定  35
  3.4 结果与分析  35-42
  3.5 本章小结  42-44
4 实验方案  44-59
  4.1 实验目的  44
  4.2 主要实验部件的设计  44-51
  4.3 实验装置  51-58
  4.4 实验内容  58
  4.5 本章小结  58-59
5 实验数据处理及分析  59-64
  5.1 冷态实验  59-61
  5.2 热态实验  61-63
  5.3 本章小结  63-64
6 总结与展望  64-66
  6.1 全文总结  64
  6.2 工作展望  64-66
致谢  66-67
参考文献  67-70

带直流孔旋流器环形燃烧室研究

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