航空发动机燃烧不稳定性预测及控制研究进展

作者： 孙晓峰   张光宇   王晓宇   李磊   邓向阳   程荣辉   来源： 航空学报 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空发动机燃烧室   穿孔板声衬   燃烧不稳定性   热声不稳定性   三维预测模型   被动控制  

描述： 燃烧不稳定性问题广泛出现在各类航空发动机燃烧室内，该问题是火焰非定常热释放和声波充分耦合的结果，发生时伴随着大幅度的压力脉动，严重威胁发动机的稳定工作及结构安全。目前，包括我国在内的各航空发动机研制国家在多数发动机型号的研制过程中，均遇到了严重的燃烧不稳定性问题，且发动机越先进，该问题越复杂且难以解决。在深入认识其发生机理的基础上，对其进行准确预测并设计有效的控制手段，对航空发动机的研制具有重要意义。系统阐述了该问题的研究现状，介绍了燃烧不稳定性问题发生关键，即军用的钝体燃烧加力燃烧室和民用的贫油预混环形燃烧室的非定常流动及火焰响应特征。进一步，综述了该问题研究常用的燃烧不稳定性声网络预测分析模型，重点报告了为了耦合考虑燃烧室声软壁面被动控制设计，团队所发展的三维燃烧不稳定性预测控制模型。基于该模型，介绍了壁面声衬参数及布局对燃烧不稳定模态控制效果影响的研究进展，为先进发动机燃烧不稳定性的排故提供技术储备。

航空发动机燃烧不稳定性预测及控制研究进展

作者： 孙晓峰   张光宇   王晓宇   李磊   邓向阳   程荣辉   来源： 航空学报 年份： 2023 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空发动机燃烧室   穿孔板声衬   燃烧不稳定性   热声不稳定性   三维预测模型   被动控制  

描述： 燃烧不稳定性问题广泛出现在各类航空发动机燃烧室内，该问题是火焰非定常热释放和声波充分耦合的结果，发生时伴随着大幅度的压力脉动，严重威胁发动机的稳定工作及结构安全。目前，包括中国在内的各航空发动机研制国家在多数发动机型号的研制过程中，均遇到了严重的燃烧不稳定性问题，且发动机越先进，该问题越复杂且难以解决。在深入认识其发生机理的基础上，对其进行准确预测并设计有效的控制手段，对航空发动机的研制具有重要意义。系统阐述了该问题的研究现状，介绍了燃烧不稳定性问题发生关键，即军用的钝体燃烧加力燃烧室和民用的贫油预混环形燃烧室的非定常流动及火焰响应特征。综述了该问题研究常用的燃烧不稳定性声网络预测分析模型，重点报告了为了耦合考虑燃烧室声软壁面被动控制设计，团队所发展的三维燃烧不稳定性预测控制模型。基于该模型，介绍了壁面声衬参数及布局对燃烧不稳定模态控制效果影响的研究进展，为先进发动机燃烧不稳定性的排故提供技术储备。

高频声振荡对航空煤油和乙醇喷雾宏观特性的影响

作者： 贾晓旭   来源： 上海交通大学 年份： 2018 文献类型 ： 学位论文 关键词： 航空煤油   乙醇   喷射与雾化   高频声场   燃烧不稳定性  

描述： 高频声振荡对航空煤油和乙醇喷雾宏观特性的影响

采用CARS试验技术与UFPV数值方法研究航空发动机燃烧室（英文）

作者： 熊模友   乐嘉陵   黄渊   宋文艳   杨顺华   郑忠华   来源： 实验流体力学 年份： 2018 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空发动机燃烧室   CARS技术   两相燃烧   UFPV方法  

描述： 在自主开发的软件平台上,采用基于URANS的方法计算航空发动机燃烧室的三维两相燃烧流动,考虑了液态燃油从液膜-液滴-燃气-燃烧的完整物理化学过程。其中,颗粒相采用LISA一次破碎模型,KH-RT二次破碎模型和标准的蒸发模型,湍流燃烧模型采用可以考虑非稳态燃烧特性的非稳态火焰面/反应进度变量方法,得到了航空发动机燃烧室中温度、组分浓度和燃油液滴的颗粒直径分布规律。同时,采用CARS光学手段测量燃烧室主燃区的温度分布,并将数值计算结果与光学试验测量值进行比较,数值计算结果和试验值吻合较好,数值计算误差小于7.3%。说明了本文的数值计算方法和UFPV方法在计算航空发动机燃烧室的两相燃烧流动时具有较高的精度。

仿生正弦前缘对翼面动态失速影响的数值研究

作者： 侯宇飞   李志平   来源： 航空学报 年份： 2019 文献类型 ： 期刊 关键词： 动态失速   载荷峰值   数值模拟   被动控制   正弦前缘   分离涡  

描述： 动态失速导致叶片气动载荷急剧变化，造成振动载荷激增，桨叶寿命大幅衰减。针对动态失速问题，从座头鲸胸鳍在动态倾转下取得良好的流动特性获得启示，据此模化出仿生正弦前缘翼面（包含三种波峰和两种波长），旨在实现动态失速控制。借助三维非定常数值模拟方法，采用运动网格技术，基于SC1095旋翼翼型，研究了仿生前缘动态失速流动控制机理及运动参数和来流速度的影响。结果表明：正弦前缘大幅度降低俯仰力矩系数峰值和阻力系数峰值；前缘波峰越小和波长越大，阻力系数峰值与俯仰力矩系数峰值的抑制效果越明显，虽然升力系数峰值减小，但其减小量远小于前两者，例如其中一种仿生翼使最大俯仰力矩系数减小了47.7%，最大阻力系数减小了36.4%，升力系数峰值减小14.1%；在最大攻角附近，正弦前缘能够缓和失速特性，使载荷变化更为平缓；在高平均攻角、低俯仰频率、低马赫数下，仿生翼动态失速控制效果更强，相比较而言攻角振幅的影响较小。

航空发动机主燃烧室CFD的工程适用性研究

作者： 于芳   来源： 沈阳航空工业学院 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： CFD   工程适用性   航空发动机燃烧室   燃烧   喷雾  

描述： 本文以某型航空发动机主燃烧室为对象，对航空发动机燃烧室数值计算的工程适用性问题进行了研究和验证工作。目的是验证和确认数值计算方法及各种物理模型在燃烧室计算中的工程适用性以及物性参数对计算的影响，研究合理的简化方法。 本文深入调研了国内外航空发动机燃烧室CFD计算的工程适用性问题的研究概况，概述了燃烧室CFD计算工程适用性研究的现状和发展趋势，详细论述了航空发动机燃烧室内的工作过程和航空发动机燃烧室内多物理场CFD计算的理论基础，提出了研究方案并建立计算模型。 本文确定并合理简化了计算域，将气膜冷却孔排简化为多孔介质狭缝；采用手工六面体核心的方法进行网格划分。物理模型选用Realizable κ-ε湍流模型，压力雾化喷嘴模型，非预混燃烧模型；物性参数设置为关于温度的函数；模型控制方程在高性能计算集群(HPCC)上使用商业CFlD软件采用并行算法，用高阶离散格式进行求解，得到描述燃烧室内流动、喷雾及两相流、燃烧等过程参数的数值解。通过对计算结果及其与试验数据的比较分析，研究了航空发动机燃烧室CFD计算的工程适用性。结果表明，计算合理，计算中所选用的物理模型符合燃烧室CFD计算的工程要求。本论文验证了燃烧室数值仿真的工程适用性，同时也指出了计算模型尚需进一步研究和完善的方面，对于航空发动机燃烧室的研究和设计具有一定的参考价值。

航空发动机燃烧室壁温数值计算的工程适用性研究

作者： 刘重阳   来源： 沈阳航空工业学院 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 工程适用性   航空发动机燃烧室   壁温   传热   数值模拟  

描述： 模型采用Realizableκ-ε两方程湍流模型模拟气体湍流流动，采用随机轨道模型和压力．旋流雾化喷嘴模型模拟喷嘴的雾化特性，应用快速反应简化PDF模型模拟湍流扩散燃烧，用P-1辐射模型估算辐射通量

超声测温技术在模拟航空发动机燃烧室温度测量中的应用

作者： 许琳   王高   吕国义   蔡静   杨永军   王晓良   曾行昌   王仲杰   来源： 测试技术学报 年份： 2019 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空发动机燃烧室   铱铑合金   超声换能器   超声测温   出口温度  

描述： 燃烧室的超声测温系统.介绍了超声测温的基本原理,设计了基于铱铑合金的超声测温传感器,并在1 600℃高温炉内进行温度与声速的标定实验,最后将铱铑合金超声测温系统应用于模拟航空发动机燃烧室出口气流温度

面向航空发动机燃烧室点火问题的数值计算方法研究

作者： 夏一帆   来源： 浙江大学 年份： 2019 文献类型 ： 学位论文 关键词： 航空发动机燃烧室   周向点火   高精度计算   环形燃烧室   点火机理  

描述： 面向航空发动机燃烧室点火问题的数值计算方法研究

航空发动机两级反向旋流燃烧室燃烧流场大涡模拟研究（英文）

作者： 周瑜   乐嘉陵   黄渊   来源： 推进技术 年份： 2018 文献类型 ： 期刊 关键词： 航空发动机燃烧室   火焰面模型   反应进度变量模型   快速化学反应模型   大涡模拟   反向双旋流   动态亚网格模型  

描述： 为深入了解真实航空发动机内燃烧流场,采用动态亚网格模型结合单步快速化学反应(FC)、火焰面(FLM)及反应进度变量(FPV)等三种燃烧模型对径向两级反向旋流燃烧室单头部构型进行了大涡模拟。为避免模型简化误差,对燃烧室包括全部气膜冷却孔在内的精细结构进行了完全仿真。在已达到统计定常状态的冷态流场基础上首先模拟了燃料喷注和掺混过程,约2.6ms后燃料到达真实的点火位置,随后采用FPV模型在半径3mm的球形区域数值模拟了点火,展示了在主燃孔横向射流作用下初始火焰沿化学恰当比混合分数等值线传播并充满整个火焰筒的发展过程,结果显示火焰到达燃烧室出口的耗时约为6～7ms。不同模型算法预测的平均温度场与CARS测量结果作了对比,LES-FPV,RANS-FPV,LES-FLM以及参考文献中RANS-FLM计算平均误差分别为3.47%,4.17%,7.76%和11.22%,表明LES改进了模拟精度,且FPV模型显著优于FLM模型。RANS-FPV预测的出口存在严重热斑,导致其给出的出口温度分布因子(OTDF)及最大径向温度分布因子(RTDF)值分别达到0.593和0.313;LES-FPV结果均匀性最好,其预测值分别为0.284和0.193。