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中心分级燃烧室同轴射流雾化机理与特性的数值研究

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燃气涡轮试验与研究 2024年第03期 1-9页

作者：张群李寒琼徐晓晨吴润东张昊民西北工业大学动力与能源学院

气液同轴射流雾化在先进航空发动机燃烧室中具有重要的应用。设计了同轴射流雾化简化模型，采用LES-VOF结合的方法，在2.7 MPa压力工况下对气液同轴射流雾化过程进行了数值模拟，探究了气流速度与供油压力扰动对射流雾化过程及特性的影... 详细信息

气液同轴射流雾化在先进航空发动机燃烧室中具有重要的应用。设计了同轴射流雾化简化模型，采用LES-VOF结合的方法，在2.7 MPa压力工况下对气液同轴射流雾化过程进行了数值模拟，探究了气流速度与供油压力扰动对射流雾化过程及特性的影响规律。研究发现：随着气流速度的增大，液体射流破碎加快，雾化索太尔平均直径显著减小，当气流速度增加至140 m/s后，其对液体射流雾化的影响减弱；供油压力扰动对射流雾化过程的影响较弱，当压力扰动幅值在供油压差的3%～5%之间时，液体射流的雾化效果改善。

关键词：航空发动机中心分级燃烧室射流雾化机理雾化特性气流速度压力扰动

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中心分级燃烧室慢车工况油雾场特性

航空动力学报 2023年第2期38卷 298-311页

作者：段争梁桂韬房人麟刘云鹏颜应文中国航发控制系统研究所江苏无锡214063 南京航空航天大学能源与动力学院南京210016 中国航发四川燃气涡轮研究院成都610500

为获得中心分级燃烧室慢车工况下主副级油雾场特性,采用粒子图像测速仪(PIV)对单管燃烧室不同头部方案和不同喷嘴燃油比例的油雾场进行试验测量,开发了油雾场图像后处理软件,对油雾场图像进行后处理,获得了中心分级燃烧室油雾场空间分... 详细信息

为获得中心分级燃烧室慢车工况下主副级油雾场特性,采用粒子图像测速仪(PIV)对单管燃烧室不同头部方案和不同喷嘴燃油比例的油雾场进行试验测量,开发了油雾场图像后处理软件,对油雾场图像进行后处理,获得了中心分级燃烧室油雾场空间分布。慢车工况下油雾场试验结果表明:大粒径油珠在燃烧室富油头部区域呈锥形分布,同时索太尔平均直径(SMD)沿径向呈V型分布,即中间小、两侧大。燃烧室头部折流板扩张角的减小,使得燃烧室富油头部区域油珠数目集中、同时平均SMD较大。保持来流条件和油气比一定时,改变燃油比例对燃烧室雾化效果影响不大。油雾场中油珠数目最多的粒径是25μm,而体积占比最大的粒径范围是30~50μm。

关键词：中心分级燃烧室油雾场索太尔平均直径(SMD) 慢车工况燃油比例

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中心分级燃烧室雾化特性试验研究

推进技术 2019年第8期40卷 1824-1831页

作者：刘易安郭志辉张漫北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191 北京航空航天大学能源与动力工程学院航空发动机气动热力国家级重点实验室北京100191 中国航发商用航空发动机有限责任公司上海200241

为了研究中心分级燃烧室雾化特性,设计中心分级燃烧室头部进行雾化特性试验研究。头部预燃级采用贫油直接喷射,主燃级采用预混预蒸发。试验采用了相位多普勒粒子分析仪测量液滴粒径及速度,用10μm以下的小液滴速度近似流场速度。实验结... 详细信息

为了研究中心分级燃烧室雾化特性,设计中心分级燃烧室头部进行雾化特性试验研究。头部预燃级采用贫油直接喷射,主燃级采用预混预蒸发。试验采用了相位多普勒粒子分析仪测量液滴粒径及速度,用10μm以下的小液滴速度近似流场速度。实验结果表明:流场具有中心回流区(PRZ)、唇口回流区、角落回流区(CRZ)、预燃级高速射流区及主燃级高速射流区等结构;流场结构对称且受工况改变影响较小;大液滴集中在中心回流区及角落回流区。中心分级燃烧室不同于其他分级燃烧室,其具有特殊的流场结构及燃油雾化分布规律;在近场流场区域65μm^75μm液滴集中在PRZ区域和CRZ区域;近场区域内Case 4雾化D32是Case 3的60%。

关键词：中心分级燃烧室贫油预混预蒸发雾化试验

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中心分级燃烧室点火性能试验研究

推进技术 2016年第1期37卷 98-104页

作者：王延胜林宇震李林薛鑫北京航空航天大学能源与动力工程学院航空发动机气动热力国家级重点实验室北京100191

对中心分级燃烧室常温常压和常温低压下的点火性能进行了试验研究。在进口压力分别为0.1,0.035,0.03MPa,进口温度为常温的条件下,试验研究了不同空气压降（0.5%~6%）下的贫油点火油气比,获得了其点火边界曲线。试验结果表明：随着压力... 详细信息

对中心分级燃烧室常温常压和常温低压下的点火性能进行了试验研究。在进口压力分别为0.1,0.035,0.03MPa,进口温度为常温的条件下,试验研究了不同空气压降（0.5%~6%）下的贫油点火油气比,获得了其点火边界曲线。试验结果表明：随着压力降增加,在各种燃烧室进口压力下的贫油点火油气比具有一个最低值;随着进口压力减小,这个最低值所对应的压降不断降低,同时贫油点火油气比升高。通过分析进口空气条件、燃烧室参考速度和燃油SMD对点火性能的影响,得到了其点火模型。

关键词：中心分级燃烧室点火性能贫油点火油气比常温低压点火模型

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中心分级燃烧室变频变能点火性能试验

航空动力学报 2019年第3期34卷 529-538页

作者：黄兵邱伟房人麟张杰谭航中国航空发动机集团有限公司四川燃气涡轮研究院成都610500

对中心分级燃烧室常温常压下变频变能点火性能进行了试验研究,点火能量为1～15J,点火频率为1～15Hz,燃烧室压降1.5%。结果表明:随着点火能量增大,贫油点火余气系数先迅速增大后缓慢增大,点火延迟时间先急剧缩短后缓慢缩短,随点火频率增... 详细信息

对中心分级燃烧室常温常压下变频变能点火性能进行了试验研究,点火能量为1～15J,点火频率为1～15Hz,燃烧室压降1.5%。结果表明:随着点火能量增大,贫油点火余气系数先迅速增大后缓慢增大,点火延迟时间先急剧缩短后缓慢缩短,随点火频率增大,贫油点火余气系数缓慢增大,点火延迟时间先迅速缩短后缓慢缩短,点火能量较低时该规律更为显著;当点火功率大于35W时提高点火功率对提高点火性能意义不大,点火能量对点火性能的影响较点火频率更为显著,相同功率下提高点火能量对点火更有利;基于Lefebvre、王延胜等人的点火模型,拟合了中心分级燃烧室关于燃烧室参考速度、索太尔平均直径、点火能量和点火频率的点火模型,模型预测误差在±10%以内。

关键词：中心分级燃烧室点火性能点火能量点火频率点火模型

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中心分级燃烧室预燃级燃烧性能实验

航空动力学报 2015年第1期30卷 46-52页

作者：付镇柏林宇震张弛许全宏北京航空航天大学能源与动力工程学院航空发动机气动热力国家级重点实验室北京100191

研究了一种中心分级燃烧室.在某大推力航空发动机慢车工况下,采用单头部矩形燃烧室,进行了燃烧性能实验,考察了预燃级旋流杯套筒扩张角、台阶高度、预燃级气量分配对污染排放、燃烧效率和贫油熄火油气比的影响作用.实验结果表明:慢车工... 详细信息

研究了一种中心分级燃烧室.在某大推力航空发动机慢车工况下,采用单头部矩形燃烧室,进行了燃烧性能实验,考察了预燃级旋流杯套筒扩张角、台阶高度、预燃级气量分配对污染排放、燃烧效率和贫油熄火油气比的影响作用.实验结果表明:慢车工况下,预燃级旋流杯套筒扩张角从60°增大到100°后,NOx排放降低42%,CO和未燃碳氢燃料(UHC)排放均增加2.5倍左右,燃烧效率降低1.75%,贫油熄火油气比从0.003 8增大到0.006 7;台阶高度减小24%后,NOx排放降低37%,CO和UHC排放分别增加1.5倍和1.2倍,燃烧效率降低1.32%,贫油熄火油气比从0.0042增大到0.0061;预燃级气量分配减小20%后,NOx排放增加13.5%,CO和UHC排放分别降低55.6%和38.9%,燃烧效率增大1.46%,贫油熄火油气比从0.006 1减小到0.005 1.

关键词：航空发动机中心分级燃烧室预燃级旋流杯台阶高度燃烧性能

中心分级燃烧室进场工况燃油分级方式试验研究

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推进技术 2014年第1期35卷 77-86页

作者：付镇柏林宇震张弛许全宏北京航空航天大学能源与动力工程学院/航空发动机气动热力国家级重点试验室北京100191

设计了一种贫头部中心分级燃烧室,在大推力发动机进场工况参数下,采用单头部矩形试验件,进行了污染排放测试试验,对比了预燃级单独供油、主预两级共同供油、全环主燃级周向分级三种方式的燃烧效率、氮氧化物(NO x)和冒烟(Smoke)排放。... 详细信息

设计了一种贫头部中心分级燃烧室,在大推力发动机进场工况参数下,采用单头部矩形试验件,进行了污染排放测试试验,对比了预燃级单独供油、主预两级共同供油、全环主燃级周向分级三种方式的燃烧效率、氮氧化物(NO x)和冒烟(Smoke)排放。试验结果表明,进场工况下,设计的中心分级燃烧室采用预燃级单独供油方式时具有较高的燃烧效率,但NO x排放指数也较高,超过了指标要求;主预两级共同供油方式可获得较低的NO x排放,但燃烧效率难以达到指标;在合理的燃油分配比例下,全环主燃级周向分级方式燃烧效率和NO x排放能够同时满足指标要求;3种燃油分级方式下,冒烟数都远低于指标要求。

关键词：航空发动机中心分级燃烧室进场工况燃油分级燃烧效率

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中心分级燃烧室旋流角变化对燃烧特性的影响

热能动力工程 2019年第12期34卷 16-23页

作者：刘爱虢李昱泽朱涛刘凯沈阳航空航天大学辽宁省航空推进系统先进测试技术重点实验室辽宁沈阳110136 中航工业沈阳发动机设计研究所辽宁沈阳110015

实验研究了一种中心分级燃烧室值班级旋流角变化对燃烧性能的影响。采用了单头部单管式燃烧室,值班级一级旋流器旋流数分别为0. 63、0. 72和0. 93,实验研究了采用不同旋流数时燃烧室的点火、慢车贫油熄火、污染物排放和燃烧效率等燃烧... 详细信息

实验研究了一种中心分级燃烧室值班级旋流角变化对燃烧性能的影响。采用了单头部单管式燃烧室,值班级一级旋流器旋流数分别为0. 63、0. 72和0. 93,实验研究了采用不同旋流数时燃烧室的点火、慢车贫油熄火、污染物排放和燃烧效率等燃烧特性。实验结果表明:旋流数变化对燃烧室的点火、慢车贫油熄火、污染物排放及燃烧效率等有很大影响;旋流数及一级旋流器和二级旋流器的旋流数差值增加后燃烧室的点火和慢车贫油熄火特性得到改善。一级旋流器旋流数的增加会导致污染物排放的增加及燃烧效率的下降。

关键词：旋流数中心分级燃烧室点火贫油熄火燃烧效率

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三头部中心分级燃烧室出口温度分布研究

工程热物理学报 2021年第10期42卷 2737-2748页

作者：杨思恒王建臣张弛王志超林宇震北京航空航天大学能源与动力工程学院航空发动机气动热力国家级重点实验室北京100191

对一个三头部中心分级燃烧室的出口温度分布进行了试验研究,并结合Fluent软件的数值模拟对结果进行分析。研究结果表明:数值模拟结果与试验值吻合较好。预燃级单独工作时,油气比的增加提高了预燃级扩散火焰的温度造成了中心局部高温区... 详细信息

对一个三头部中心分级燃烧室的出口温度分布进行了试验研究,并结合Fluent软件的数值模拟对结果进行分析。研究结果表明:数值模拟结果与试验值吻合较好。预燃级单独工作时,油气比的增加提高了预燃级扩散火焰的温度造成了中心局部高温区的形成,增大了出口OTDF;双火焰模式下,出口OTDF指数显著降低;主燃级旋流数增加能够增加掺混时间,减小OTDF;主燃级燃油横向喷射(JA=-50°)时,主燃级火焰径向外扩且出口OTDF指数最低。

关键词：中心分级燃烧室出口温度分布燃油喷射数值模拟