学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

RQL燃烧室燃烧特性的数值研究

作　者: 王少林
导　师: 王力军
学　校: 沈阳航空工业学院
专　业: 航空宇航推进理论与工程
关键词: RQL CFD数值模拟旋流数当量比流量分配燃烧特性
分类号: TK16
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 99次
引　用: 1次
阅　读: 论文下载

内容摘要

由于环境的日益恶化,低污染燃烧技术受到越来越多的关注,尤其要降低NOX的排放。RQL燃烧技术是基于NOX生成理论研究的基础上对燃烧进行分级燃烧,将燃烧室分为低NOX生成的富油燃烧区和贫油燃烧区,中间采用高速射流进行快速掺混的淬熄区实现由富油燃烧向贫油燃烧的快速转换。以实现燃料能够稳定燃烧的同时降低NOX排放的目标。本文采用CFD数值模拟方法对RQL模型燃烧室内气动力学特性、燃烧特性以及污染物的排放进行了数值研究。对三种不同强度旋流数计算结果进行对比分析表明,中等旋流强度能够满足空气与燃料适度混合,且能避免富油区壁面承受过高温度。通过冷态流场的分析,淬熄段流型的合理分布可通过调整流量分配来实现快速混合淬熄。对于给定的流量分配,当量比从1变化到1.6七种工况,对其温度场和污染物排放进行了数值研究,结果表明：RQL燃烧室温升增大的同时出口温度分布系数降低,NOX的排放量先降低再增大,出口CO和碳黑的排放随当量比的增大而增加。当量比1.4时,出口温度达到1620k,能够满足涡轮入口温度的要求。在此当量比基础上研究了四种不同流量分配下燃烧室温场和污染物排放的变化规律,增大淬熄空气流量,出口最高温度和出口温度分布系数均明显降低,燃烧室出口NOX、CO和碳黑的排放平均浓度均下降,掺混效果增强,但射流深度较小,为此对模型燃烧室进行修改,去掉冷却射流环带,与同条件下的工况相比较,淬熄深度加深,掺混加强,出口温度分布系数降低,具有更低NOX、CO和碳黑排放浓度,实现了RQL燃烧室的设计目标。本文的研究结果表明所设计的RQL模型燃烧室既满足出口品质要求又能有效降低NOX污染物排放。该研究结果对航空发动机新概念燃烧室的设计与分析具有较大参考价值。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-12
第1章绪论  12-20
  1.1 低污染燃烧技术研究的概况  12-13
  1.2 低污染燃烧室简介  13-16
  1.3 RQL燃烧技术的技术关键  16-17
  1.4 RQL燃烧技术的研究现状  17-18
  1.5 本研究的内容和意义  18-20
第2章基本方程与物理模型  20-40
  2.1 基本方程  20-21
    2.1.1 质量守恒方程  20
    2.1.2 动量守恒方程  20-21
    2.1.3 能量守恒方程  21
    2.1.4 组分质量守恒方程  21
  2.2 湍流模型  21-23
    2.2.1 N-S方程时间平均法  21-22
    2.2.2 涡粘模型  22-23
    2.2.3 近壁区处理  23
  2.3 两相流模型  23-29
    2.3.1 喷雾模型  24-27
    2.3.2 液滴的质量与能量交换计算  27-29
    2.3.3 液滴轨迹追踪  29
  2.4 燃烧模型  29-31
    2.4.1 平衡混合分数/PDF模型  30
    2.4.2 混合分数的输运方程  30-31
    2.4.3 混合分数与组分质量分数、密度及温度之间的关系  31
  2.5 辐射模型-辐射换热的离散坐标法(DO)  31-34
    2.5.1 辐射模型离散法  31-32
    2.5.2 离散坐标方程  32-34
  2.6 NO_X生成机理  34-36
    2.6.1 热力型NO_X(Thermal NO_X)  34-35
    2.6.2 瞬发型NO_X(prompt NO_X)  35-36
  2.7 CO生成机理  36-37
  2.8 烟黑(soot)生成机理与经验模型  37-40
第3章 RQL燃烧室气动特性的数值研究  40-50
  3.1 RQL模型燃烧室的物理模型  40
  3.2 计算条件  40-42
  3.3 计算结果及分析  42-48
    3.3.1 旋流强度对RQL燃烧室内流动特性的影响  42-45
    3.3.2 流量分配对淬熄特性的影响  45-48
  3.4 讨论  48-49
  3.5 本章小结  49-50
第4章 RQL燃烧室燃烧特性的数值研究  50-61
  4.1 计算条件  50
  4.2 计算结果及分析  50-59
    4.2.1 当量比的影响  50-53
    4.2.2 流量分配的影响  53-57
    4.2.3 淬熄技术的改进研究  57-59
  4.3 本章小结  59-61
第5章 RQL燃烧室污染物生成的数值研究  61-68
  5.1 计算结果  61-67
    5.1.1 不同当量比污染物排放分析  61-64
    5.1.2 流量分配对污染物排放的影响  64-65
    5.1.3 无环带射流条件下的污染物排放  65-67
  5.2 本章小结  67-68
结论  68-70
参考文献  70-73
致谢  73-74
攻读硕士期间发表(含录用)的学术论文  74-75

RQL燃烧室燃烧特性的数值研究

内容摘要

全文目录

相似论文