基于大涡模拟的单头部贫油直喷燃烧室贫油熄火近场特性研究

作     者：孙磊 张翰泽 汪方良 冯睿 

作者机构：中国民航大学中欧航空工程师学院 

出 版 物：《推进技术》 (Journal of Propulsion Technology)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：082502[工学-航空宇航推进理论与工程] 08[工学] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

基　　金：国家自然科学基金(52306176) 天津市应用基础研究多元投入项目(23JCQNJC00260) 天津市教委科研计划项目(2022KJ071) 

主　　题：大涡模拟 贫油熄火 燃烧稳定性 可用油气比 燃烧室流场 

摘      要：本文采用大涡模拟 (Large Eddy Simulation， LES) 方法，考虑真实雾化场，在贫油熄火工况下针对单头部贫油直喷燃烧室内流场进行仿真计算。同时引入新参数“可用油气比和“可用当量比用于研究贫油熄火工况下燃烧的稳定性。研究结果表明，火焰筒上游高可用油气比区是维持燃烧稳定性的关键因素。该区域位于回流区内，使得燃烧产生的热量能够反向传播，从而维持燃烧的稳定性。随着煤油质量流量的减小，在贫油熄火边界附近，可用油气比下降，燃烧释放的热量和热量传递效率下降，从而威胁到燃烧的稳定性。通过定量分析发现，在火焰筒上游40mm≤x≤100mm范围内，平均可用当量比的下降对燃烧稳定性有显著影响。当从稳定燃烧工况调整至贫油熄火工况时，平均可用当量比从1.102大幅下降至0.121。此外，剪切层内的可用油气比分布表明，在稳定燃烧工况下剪切层内富油区十分明显，而在贫油熄火工况下富油区大幅减少接近消失，从而证明剪切层内可用当量比的分布对燃烧稳定性起决定性作用。