航空发动机燃烧室中辐射换热的数值研究

【类型】学位论文

【作者】张群杰 

【关键词】 航空发动机燃烧室 辐射换热 燃气温度 碳黑粒子浓度 火焰筒壁温

【摘要】在高温高压的航空发动机燃烧室中,辐射换热在燃烧室火焰传热中占了相当大份量,燃烧室辐射换热的准确预测对航空发动机燃烧室的设计研究,提高燃烧室性能及燃烧效率,延长燃烧室寿命,保障航空发动机高效率运行和飞行安全有着重要意义。本文通过对某型航空发动机燃烧室中的辐射换热进行模拟计算,研究燃烧室运行参数和燃烧室壁面氧化对辐射换热和火焰筒壁温的影响。本文回顾了燃烧室辐射换热研究背景及国内发展现状,对燃烧过程和燃气辐射的基本理论和研究方法进行简单介绍;分别讨论燃烧室运行压力、进口气流温度、燃油特性以及燃烧室油气变化对燃气辐射特性,燃烧室壁面辐射特性对辐射热流量及火焰筒壁温的影响;同时,考虑燃烧室污染物排放的变化趋势。本文中燃烧反应为三维、两相湍流扩散燃烧问题,结合Realizable k–ε双方程湍流模型和快速反应简化PDF燃烧模型模拟湍流扩散燃烧;预测燃烧室运行参数对辐射换热影响时采用P-1辐射模型,燃烧室壁面辐射特性时选用DO辐射模型;污染物生成模拟中NO考虑热力型和瞬发型,碳黑粒子生成使用Khan and Greeves模型。研究结果表明:在航空发动机燃烧室中,运行压力、进口气流温度、燃油特性及燃烧室油气比改变将对燃烧室内碳黑粒子浓度和燃气温度产生明显影响,使得燃烧室辐射热流量和火焰筒壁温增加;燃烧室壁面辐射特性对碳黑粒子浓度和燃气温度的影响很小,辐射热流量与火焰筒壁温增加主要是随着壁面氧化加剧使得壁面吸收率增加,反射率下降引起的。

【学位名称】硕士

【学位授予单位】沈阳航空航天大学

【学位授予年度】2016

【导师姓名】王成军

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