航空发动机组合式空气雾化喷嘴雾化性能研究

作     者：尹章伟 

作者单位：中国民用航空飞行学院 

学位级别：硕士

导师姓名：夏存江;曾祥才

授予年度：2024年

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] 

主      题：组合式 燃油喷嘴 关键结构尺寸 流场 雾化特性 

摘      要：航空发动机燃油喷嘴作为燃烧室内部燃烧的关键部件,对其雾化性能的优化有利于充分燃烧从而达到节省燃料,减少排放的目的。由于国内对于组合式空气雾化喷嘴研究较少且尚未形成成熟的产品,因此利用Solid Works软件对组合式空气雾化喷嘴进行了建模,并简化了模型和同时提取出了流场模型。利用Fluent软件使用流体容积法(VOF)对组合式雾化喷嘴的双油路离心式组件和气动雾化组件的内流场及外流场进行数值模拟计算,并搭建了雾化试验台做了雾化性能测试实验验证了数值计算结果的可靠性。结果表明喷嘴流场在极短的时间内便趋于稳定,同时雾锥角度随供油压力的变化而有所增加最后趋于稳定,雾锥角度随供气压力的增大而增大。雾滴粒径随供油压力的增大而变小,供气压力增大雾滴粒径也会有所减小。随着油温升高,雾锥角度增大。改变部分副流场和主流场以及气动雾化组件的关键结构尺寸会造成燃油分布和油滴速度改变。同时改变部分关键结构尺寸参数会使得雾锥角度改变,其中对于双油路离心式雾化组件,其旋流室收缩段角度对于雾锥角度的影响最大,改变旋流槽直径对雾锥角度的影响最小,对于气动雾化组件,改变喷口结构尺寸参数对雾锥角度影响最大,改变旋流片结构尺寸参数对雾锥角度影响最小。完成指定边界条件下的关键结构尺寸参数对雾化性能影响的相关实验后给出了一套在相对可靠的尺寸参数。随后,设计了验证上述仿真试验的喷嘴试验件,通过3d打印技术和CNC加工技术结合的方式制造了该试验验证件,并取得了良好的雾化效果,验证了3d打印技术在喷嘴研究阶段应用的可行性,极大的降低了喷嘴试验的成本。